CS203056B2 - Method for the electrolytic production of aluminium - Google Patents
Method for the electrolytic production of aluminium Download PDFInfo
- Publication number
- CS203056B2 CS203056B2 CS732443A CS244373A CS203056B2 CS 203056 B2 CS203056 B2 CS 203056B2 CS 732443 A CS732443 A CS 732443A CS 244373 A CS244373 A CS 244373A CS 203056 B2 CS203056 B2 CS 203056B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- aluminum chloride
- concentration
- bath
- computer
- voltage
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 246
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 8
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
- 101100172874 Caenorhabditis elegans sec-3 gene Proteins 0.000 abstract 1
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001617 alkaline earth metal chloride Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 abstract 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- -1 aluminum ions Chemical class 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 4
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hcl hcl Chemical compound Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000010626 work up procedure Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/20—Automatic control or regulation of cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Description
Vynález se týká způsobu elektrolytické výroby hliníku. Zvláště pak se vynález týká přidávání chloridu hlinitého do lázně v závislosti na koncentraci chloridu hlinitého v lázni, s 'výhodou jak je to· dáno celkovým účinným odporem elektrolyzéru.
Hliník se až dosud elektrolýzou chloridu hlinitého- provozně nevyrábí. Pravděpodobně je to tím, že tzv. Hallova redukce oxidu •hlinitého je až dosud nejhospodárnějším způsobem výroby hliníku. Jedním z problémů po-užití chloridu hlinitého pro výrobu hliníku je správné kvalitativní a kvantitativní složení lázně pro ekonomickou výrobu hliníku bez podstatnějších škodlivých produktů.
Nyní byl vyvinut způsob elektrolytické výroby hliníku v elektrolyzéru, při kterém, se chlorid hlinitý, rozpuštěný v lázni roztavené soli, převádí na hliník a na chlor průchodem elektrického proudu lázní, a jehož podstatou je, že se periodicky upravuje množství chloridu hlinitého zaváděného do taveniny v závislosti na změnách koncentrace chloridu hlinitého v lázni roztavené soli, přičemž se rychlost zavádění chloridu hlinitého do elektrolyzéru zvyšuje, když je měřený celkový účinný odpor elektrolyzéru nižší než referenční -odpor a snižuje se, Když je měřený celkový účinný odpor elektrolyzéru vyšší než referenční odpor.
Je známo, že lze dispergovat chlorid hlinitý v roztavené soli v elektrolyzéru pro výrobu hliníku elektrolýzou chlordu hlinitého. Jako roztavené solí se může použít například chloridu 1’thného a chlordu sodného vedle dalších halogenidů alkalických kovů a kovů žíravých zemin. К udržení obsahu chloridu hlinitého v lázni na žádoucí koncentraci byly dosud používány spíše náhodné kontrolní postupy. Například pracovník může přidávat vypočtené množství chloridu hlinitého do lázně v pravidelných časových odstupech na podkladě zjištěné proudové účinnosti nebo podle svého nepodloženého odhadu. Jak bylo shora uvedeno, toto spíše nahodilé přidávání chloridu hlinitého do ilázně znamená, že až dosud se nepodařilo nalézt uspokojivý způsob dosažení optimálního výtěžku hliníku při elektrolýze chloridu hlinitého, přičemž při néjmehším žádný z nalezených postupů není ekonomicky přijatelný.
Nyní se zjistilo, že elektrolyzér s obsahem chloridu hlinitého pracuje nejúčtnněji, udržuje-li se množství chloridu hlinitého v podstatě blízko předem stanovené optimální koncentrace. Dojde-li k podstatnějším, odchylkám od této koncentrace, dochází k obtížím při práci. Například jak koncentrace chloridu hlinitého v lázni postupně klesá v
4 důsledku vzniku hliníku z chloridu hlinitého elektrolýzou, zvyšuje se elektrická vodivost elektrolytu, čímž klesá napětí. Případně se dosáhne bod, kdy koncentrační polarizace na katodě nebo na katodách izpůsobí vzestup napětí, jelikož konvekce a difúze v tomto bodě nemohou přivádět ionty hliníku к povrchu katody dostatečně rychle. Nedostatek iontů hliníku na katodě má za následek přepětí na katodě, čímž se zvýší opačná elektromotorická síla, až se začnou vylučovat nejbližší kationty v elektrochemické sérii, jako jsou například kationty alkalických kovů, jako je sodík, draslík nebo· lithium. V důsledku toho- je katoda — vyrobená obvykle z grafitu — napadena alkalickým kovem, což se označuje jako· plástvování; tento jev je velmi škodlivý pro elektrolyzér. Je tedy žádoucí pracovat za předem stanovené nejlepší koncentrace, jako· to bylo uvedeno výše, čímž se předejde napadání katod. Žádoucí nezlepší pracovní koncentrace chloridu hlinitého v lázni je nad bodem, kdy dochází к vylučování iontů alkalického kovu, přičemž napětí začne spíše prudce stoupat. Na druhé straně je-li však koncentrace chloridu hlinitého vyšší než tato optimální hodдо-ta, zmenší se proudová účinnost. Proto zjistí-li se, že koncentrace chloridu hlinitého v lázni je nižší, než je žádoucí ‘hodnota, je třeba přidat další podíl chloridu hlinitého do< lázně, a je-li koncentrace chloridu hlinitého vyšší, přidávání se zpomalí nebo zarazí.
Ačkoliv se dá koncentrace chloridu hlinitého v lázni stanovovat kvantitativní analýzou za použití vzorku lázně, je tento postup časově náročný, a koncentrace může klesnout často příliš nízko· před vlastním zjištěním. Proto je žádoucí používat rychlejší postupy pro zjištění koncentrace chloridu hlinitého· v lázni, takže se rychlým přidáním chloridu hlinitého do lázně může koncentrace vrátit zpět na žádoucí nezlepší hodnotu.
Jedním z postupů je měření celkového· účinného odporu elektrolyzéru. Lze to provést za použití běžných elektrických měření a zařízení ke zjištění napětí a intenzity proudu. Celko-vý účinný odpor elektrolyzéru (Rm) je dán rovnicí
Rm = [E — (NE0)] /I , kde E je celkové napětí elektrolyzéru, N je počet oddělení v elektrolyzéru a E° opačná elektromotorcká síla v ikaždém oddělení elektrolyzéru. а I je proudová hustota v A. Za nejlepší pracovní koncentrace je hodnota E° obvykle 1,9 až 2,0 V. Přesné zjištění této hodnoty je možné například přerušením proudu. To znamená, že hodnotu NE° lze odečíst při okamžitém přerušení proudu. V bipolárních elektrolyzérech se používá větší množství oddělení, tvořených obvykle větším počtem: bipolárních elektrodových desek, vsunutých mezi koncovou anodu a kon covou katodu. Pro monopolární elektrolyzér N = 1.
Celkový účinný odpor elektrolyzéru (Rm) je dán nejméně čtyřmi faktory, tj.
(1) odporem elektrických vedení a spojů pro proud do elektrod v elektrolyzéru, což je odpor, který lze snadno změřit, (2) odporem vlastní lázně, který klesá s klesající ko-ncentrací chloridu hlinitého, (-3) odporem bublinek v lázni, jakož i vrstvy bublinek v chloru, jež se tvoří na anodě, přičemž tento odpor nejprve klesá, jak koncentrace chloridu hlinitého, pravděpodobně proto, že se bublinky zvětšují, jak klesá koncentrace, a v důsledku toho stoupají rychleji, a dostávají se ven rychleji, načež se jejich velikost zvětšuje, a tím tíhnou jalko· velké bubliny к anodě, bráníce toku proudu, a (4) zdánlivým odporem, který je dán opačnou elektromotorickou silou, vznikající v důsledku vzestupu přepětí na katodě, zvyšujícího se za nízkých koncentrací chloridu hlinitého, přičemž výpočet zdánlivé hustoty elektrolyzéru (Rin) předpokládá, že hodnota Ec opačné elektromotorické síly je konstantní. Bylo zjištěno, že hodnota 1,95 V se může obvykle použít pro· E° s dobrými kontrolními výsledky. Výsledkem toho je, že jak napětí elektrolyzéru za konstantní proudové hustoty, tak i zdánlivý odpor elektrolyzéru mají průběh podle obr. 2. Takže koncentrace chloridu hlinitého se rovněž může měřit za použití napětí elektrolyzéru za konstantní proudové hustoty. Avšak zdánlivý odpor elektrolyzéru je poměrně nezávislý na proudové hustotě, takže obvyklé proudové výkyvy nijak nepříznivě neovlivňují zjišťování chloridu hlinitého. Jestliže se napětí v elektrolyzéru udržuje konstantní, může se proudový tok použít к indikaci koncentrace chloridu hlinitého podobným způsobem, ale přesná kontrola napětí v každém oddělení elektrolyzéru je nákladná, jakož je nákladnou i přesná kontrola proudu.
Rovněž je možno stanovit koncentraci chloridu hlinitého měřením odporu lázně, například za použití ponorného článku, spojeného· s vodivostním můstkem, čímž se zjistí vodivost lázně, a převede se vodivost na odpor, který je reciproční hodnotou vodivosti lázně.
Bylo zjištěno, že ze všech předchozích možností je výhodným postupem měření koncentrace chloridu hlinitého· v lázni zjištění celkového účinného odporu elektrolyzéru.
Jedním z překvapujících faktorů pro přesnost měření celkového účinného odporu elektrolyzéru je spolehlivost při zjišťování koncentrace chloridu hlinitého· v lázni, ačkoliv je třelba vzít v úvahu tolik faktorů při propočtu celkového účinného, odporu nebo celkového napětí elektrolyzéru. To je dále překvapující proto, že koncentrace chloridu hlinitého v lázni je obvykle asi 2 až asi 15 % se zřetelem na veškerou lázeň, přičemž zbylé podíly lázně tvoří soli alkalických kovů nebo ko!vů žíravých zemin a halogenovodíků, ve kterých je chlorid hlinitý dispergován.
Podle vynálezu se při kontrole obsahu chloridu hlinitého v lázni může propočítat účinný odpor lázně za použití výše uvedené ro!vn!ce
Rin [E — (NE0)] /I , a hodnota se může srovnat s žádoucí nejlepší pracovní koncentrací nebo s udaným bodem odporu R. Uvedená nejlepší pracovní 7 odporová hladina nebo udaný bod R se mohou stanovit chemickou analýzou vzorků lázně za současného měření napětí a proudové hustoty к výpočtu Rm pro široké roz* mezí pracovní koncentrace chloridu hlinitého·. Jinými slovy, celkový účinný odpor elektrolyzéru nebo celkové napětí za konstantní proudové hustoty se může korelovat s koncentrací chloridu hlmitého v lázni, přičemž se uvedená koncentrace stanoví chemickou analýzou. Dojde-li к pomalému posunu hodnoty Rjn ve výše uvedené rovnci za konstantního procentuálního obsahu chloridu hlinitého, což je možné v důsledku změn dalších složek lázně, v důsledku teploty a podobně, pak se mohou tyto změny snadno vyrovnat úpravami, protože se jedná o poměrně pomalé změny, například změnou udaného bodu odporu jako odezva na opakované chemické analýzy lázně dodatkem к zjišťování koncentrace chloridu hlinitého· v lázni při měření celkového účinného odporu nebo celkového napětí elektrolyzéru. Jak bylo shora uvedeno, jednou z výhod při použUí celkového účinného· odporu eleklrolyzéru jako· míry je to, že výkyvy napětí, způsobené výkyvy proudové hustoty, neovlivňují stanovení, protože převedení na celkový účinný odpor v podstatě eliminuje jakýkoli výkyv v rozmezí obvyklých výkyvů proudové hustoty.
Podle jednoho provedení vynálezu, jež se dá označit jako dvoupolohový kontrolní postup, lze zapojit dávkovač, jestliže zjištěný celkový účinný odpor, například jak je to propočteno za použití výše uvedené rovnice Rin = [E — (NE°) ] /1 , z měření číslicovým voltmetrem a ampérmetrem, zapojenými na počítač nebo· pod.., je nižší, než jak to· odpovídá výši stanovené nejlepší pracovní koncentrace. Rychlost přívodu z dávkovače se dá upravit tak, že dodávání chloridu hlinitého do lázně je větší, než jaké je množství nutné к udržení žádoucí nejlepší koncentrace chloridu hlinitého v lázni, a jestliže celkový účinný odpor se zvýší, než jak je to uvedeno pro žádoucí nejlepší koncentraci chloridu hlinitého· v lázni, může se dávkovač vypojit, až celkový účinný odpor klesne na žádoucí hodnotu.
Podle jiného provedení postupu podle vynálezu se mohou použít 3 přívodní rychlosti.
Například jako· normální či standardní rychlost přívodu se může použít udané množství chloridu hlinitého, nejúčinnější pro udržení nejlepší koncentrace chloridu hlinitého v lázni. Tento normální nebo standardní přívod v kg . s, označený zde jako F, lze stanovit za použití rovnice
F = kNICe , kde к znamená 1,015.10 8, jak je to propočteno z Farádayových a hmotnostních ekvivalentů pro chlorid hlinitý, N znamená počet oddělení elektrolyzéru, 1 znamená proudovou hustotu v ampérech a Ce značí předpokládanou proudovou účinnost v %. Druhou přívodní rychlostí podle tohoto provedení je výsoká přívodní rychlost, například o 5 až 20 % vyšší, než je normální nebo standardní rychlost, a třetí rychlost je pomalá, zvláště například o 5 až 20 °/o nižší než je normální rychlost. Například za použití Rm jako celkový účinný odpor a za propočtu z rovnice
Rn] = R ± (KR) , kde К je číslo· mezi 0,001 až 0,01, a R je účinný odpor elektrolyzéru za nejlepší koncentrace chloridu hlinitého, jestliže propočtený celkový účinný odpor spadá do· tohoto· rozmezí, použije se normální, výše uvedená rychlost přívodu. Jestliže však například podle tohoto provedení
Rw < R — (KR) , použije se rychlý přívod, a jestliže
Rin > R a- (KR) , použije se pomalý přívod.
Třetím provedením podle vynálezu je postup úměrné kontroly, kdy se použije přívodní rychlosti chloridu hlinitého úměrně к proudové hustotě elektrolyzéru a rovné požadavkům elektrolyzéru za předpokládané proudové účinnosti Ce v °/o, jestliže R,n = R. Podle této soustavy se přívodní rychlost zvýší nebo sníží v případě negativních hodnot, a to úměrně rozdílu R — Rin. Například přívodní rychlost F v kg/s se může označit jako
F - 1,015.10-8 NICe {1,0 4- [ (R — Rm) K]| , kde I je proudová hustota v ampérech, Ce je posledně změřená proudová účinnost v %, а К je úměrná konstanta, upravená podle zkušeností tak, aby se získala rychlá odezva bez nadměrných úprav a korekcí.
Takže lze snadno odvodit, že za použití kterékoli z výše uvedených soustav nebo provedení lze udržovat dostatečně konstantní. koncentraci chloridu hlinitého· v lázni elektrolytu tak, aby bylo možno pracovat s nejvyšší účmností za vyvarování se nežáŮOUCÍCh výkyvů od žádoucí, předem stanovené nejlepší pracovní koncentrace, jako při vysoké koncentraci nižší proudové účinnosti nebo na nízké koncentrace katodového přepětí nebo destruktivního jevu zvaného ,,katodový efekt“, který je způsoben náhlým vzestupem napětí nebo účinným odporem, jestliže koncentrace chloridu hlinitého v lázni elektrolyzéru klesne příliš nízko.
Z předchozích účLajů je jasné, že podle vynálezu se dá regulovat množství chloridu hlinitého, přidaného do elektrolytu v elektrolyzéru tak, že vyhovuje potřebám případné situace. Například podle jednoho provedení se může chlorid hlinitý přidávat za předem určené nebo předem propočtené nejlepší nebo nejvýhodnější pracovní rychlosti, až koncentrace chloridu hlinitého v lázni elektrolyzéru, například jak je stanovena měřením celkového účinného odporu elektrolyzéru nebo celkového napětí elektrolyzéru za konstantní proudové hustoty, vybočuje z předepsaného množství na obou stranách od předem stanovené nebo předem určené optimální pracovní koncentrace. V tomto bodě, jestliže je odchylka směrem vzhůru, se může přidávání chloridu hlinitého zastavit vůb:ec nebo- se .rychlost přidávání zm'enší. Je-li odchylka směrem dolů, pak se přidávání chloridu hlinitého může zvýšit nebo za používání dávkovacího systému, kdy se přidává na začátku postupu celá dávka chloridu hlinitého a pak již žádný až do zjištění této odchylky, muže se přidat buď další dávka chloridu hlinitého, nebo se může začít s přidáváním chloridu hlinitého za předem stanoveného plánu a rychlosti, a pokračuje se v tomto postupu nejméně tak dlouho, až změřený celkový účinný odpor elektrolyzéru nebo pokles napětí se opět přiblíží hodnotě předem stanovené pro předem určenou nejlepší pracovní koncentraci.
Pro postup podle vynálezu není rozhodující, jak často se měří například celkový účinný odpor Rin, ačkoliv obvykle čím častěji se to provádí, tím účinnější je postup, protože je zde méně možnosti, aby se koncentrace chloridu hlinitého v lázni změnila podstatněji ve srovnání s předem stanovenou nejlepší koncentrací, nebo aby se uchýlila od bodu, kdy se dosáhne nejúčinnějšího výkonu elektrolyzéru a který tedy nejlépe vyhovuje jejím potřebám. Odečítání lze provést kdykoli v časových odstupech od 30 sekund do 3 minut.
Jednou z výhod postupu podle vynálezu je to, že kontrolní systém se dá v podstatě automatizovat, například za použití počítače, napojeného na přívod chloridu hlinitého. Podle tohoto systému může počítač přímo odečítat celkové napětí v elektrolyzéru, nebo· propočítat z tohoto zjištění a odečtení proudové hustoty v kterémkoli okamžiku, celkový účinný odpor podle shora uvedené rovnice. Takže počítač může vyslat signál do dávkovače chloridu hlinitého, jestliže koncentrace chloridu hlinitého ukazuje, že je třeba přidávat více nebo méně chloridu hlinitého, nebo se může přidávání chloridu hlinitého zahájit nebo zastavit podle kteréhokoli z plánů přidávání, přičemž se shora uvedená určená nejlepší pracovní koncentrace chloridu hlinitého· a nejlepší pracovní celkový účinný odpor elektrolyzéru, jakož i přípustné odchylky použijí jako kritéria pro úpravu rychlosti přidávání, nebo množství přidávání chloridu hlinitého do lázně elektrolyzéru za použití dávkovače.
Chlorid hlinitý, který se přidává do elektrolyzéru, může být rozpuštěn v lázni jako produkt pévný nebo kapalný, případně i plynný, a může být popřípadě transportován buď jako pevný, nebo plynný podíl v suchém plynu, jako je chlor, oxid uhličitý, dusík atd. Chlorid hlinitý s-e může· přidávat nad hladinou lázně nebo pod hladinou lázně v elektrolyzéru, nebo v absorpční komoře mimo vlastní elektrolyzér, pokud lázeň z elektrolyzéru touto komorou cirkuluje.
Počítač se může rovněž použít ke sledování oprav některých neočekávaných situací, se kterými se setkáváme během elektrolýzy chloridu hlinitého. Například týž počítač se může použít ke sledování vlivu změn přívodní rychlosti na změny celkového účinného odporu elektrolyzéru. Jestliže se celkový účinný odpor elektrolyzéru změní v opačném směru od předem určeného, to znamená nezačne-lii se přibližovat к předem určené nejlepší pracovní koncentraci chloridu hlinitého, přidá-li se více nebo .méně chloridu hlinitého jako odezva na odchylku od předem určené účinné nebo nejilepší pracovní koncentrace, například podle stanovení, zda změřený odpor je menší nebo větší, než jako to odpovídá předem stanovené nejlepší hodnotě, ale pokračuje v odchylování se buď směrem nahoru nebo dolů od nejlepší koncentrace, jak počítač, tak i operátor ví ihned, že hodnota celkového účinného odporu minula minimum pro bezpečnou práci elektrolyzéru na standardní křivce celkového účinného odporu elektrolyzéru nebo celkového napětí na elektrolyzéru proti koncentraci chloridu hlinitého v procentech, a pracuje se tedy na opačné reverzní straně standardního pracovního sklonu pro Rm nebo celkového' účinného odporu nebe· napětí elektrolyzéru, to znamená, že byl dosažen bod, kde vzestup celkového účinného odporu elektrolyzéru nebo pokles napětí začíná a pokračuje rychle, přičemž tento bod odpovídá bodu, kde dochází к polarizaci na katodě, a pokud se reakce nechá takto pokračovat, může mít n;čivý účinek pro· katodu. Jakmile to počítač zaznamená, vyšle signál do dávkovače, který přidá chlorid hlinitý nejvyšší možnou přívodní rychlostí, a popřípadě spustí poplach, takže operátor může provést jakoukoli vhodnou a zamýšlenou opravu. Například může dojít к okamžitému přerušení proudu, čímž se znemožní poškození katody dříve, než lze doplnit koncentraci chloridu hlinitého, čímž se tento problém vyřeší. Jestliže celkový účinný odpor elektroly203056 zéru .nebo napětí stále stoupá, lze přerušit proud automaticky za kterékoli předem stanovené nejvyšší hodnoty, přičemž proud zůstane vypnut, až jsou provedena příslušná Opravná opatření, takže se může v automaticky řízeném postupu pokračovat.
Na přívodní straně může být na rozhraní počítač/elektrolyzér v této soustavě rada kondenzátorů, které převádějí zjištění o napětí a proudové hustotě za použití běžného analogového a číselného konventoru na počítač. Na výstupní straně z počítače může systém sestávat např. z kontaktních uzávěrů к ovládání dávkovačů а к úpravě proudu. Přívodní kondenzátory zajišťují izolaci mezi zdrojem signálů a počítačem a odstraňují signálové šumy, což je dáno extrémními nebo náhlými změnami proudové hustoty a/nebo napětí. Měněním hodnoty odporu se dá zprůměrovat signál po jakoukoli žádanou dobu, a v téže době lze dát největší váhu na údaje právě přijaté a využité počítačem. Rovněž se .mohou к zeslabení použít resistory, a to к úpravě signálu na hladinu, jež nejlépe vyhovuje pro analogové/číselné konvertory.
Při postupu takový počítač periodicky snímá proudovou hustotu a napětí postupně v každém oddělení elektrolyzéru. К tomu účelu vyšle signál do ovládacího zařízení, jež způsobí přepnutí kondenzátorů, spojeného s každým oddělením elektrolyzéru ze zařízení pro měření proudu na analogicko/číselný konvertor na dobu, potřebnou к odečtení, což je obvykle méně než 1/200 sekundy. Signály z konvertoru se dostanou do po čítače, kde je proveden výše uvedený propočet. Počítač potom vyšle elektrický impuls noho sérii elektrických impulsů do kontroly dávkování na každém oddělení elektrolyzéru, kde je nutno provést opravu. Tyto impulsy zvyšují nebo snižují přívodní rychlost, jak je to třeba, například ovládáním stupňového vypínače.
Pro lepší porozumění postupu podle vynálezu se zde nyní odkazuje na připojené výkresy, kde n,a obr. 1 je graf složek napětí V závislosti na jednom1 oddělení elektrolyzéru s chloridem hlinitým pro výrobu hliníku, na obr. 2 je příkladná křivka závislosti napětí elektrolyzéru na jedno oddělení, jakož i účinného odporu na cm2 povrchu elektrody na jedno oddělení proti obsahu chloridu hlinitého' v % v bipolárním elektrolyzéru, kde se proudová hustota udržuje přibližně na 1,55 A cm'2.
Při nanášení napětí elektrolyzéru na křivce proti obsahu chloridu hlinitého' v % na obr. 2 se jeví přerušení vzestupu napětí pro průměrné podmínky za koncentrace chloridu hlinitého pod asi 2 % hmotnostní. Podobnému přerušení vzestupu napětí v elektrolyzéru se lze obvykle vyvarovat udržováním koncentrace chloridu hlinitého nad asi 4 % hmotnostními. Z dobrých podmínek, například s poměrně čistým chloridem hlinitým a Zů vhodné teploty lázně, dojde к pře rušení vzestupu napětí za nižší koncentrace chloridu hlinitého, což dovoluje bezpečnou práci až do tak nízké koncentrace, ako je
1,5 % hmotnostních chloridu hlinitého.
Na obr. 3 je graf, zachycující ais’ 45 minut elektrolýzy chloridu hlinitého, jak se totiž podle tohoto vynálezu dá koncentrace chloridu hlinitého v lázni elektrolyzéru udržovat blízko nejlepší pracovní koncentrace přidáváním chloridu hlinitého, jestliže změřený odpor vybočí více, než kolik je žádoucí hodnota od uvedené nejlepší pracovní koncentrace. Na obr. 3 je graficky nanášen jak obsah chloridu hlinitého v procentech, tak i odpor proti krátké dcbě trvání pracovního postupu v příslušném oddělení elektrolyzéru v minútách. Jak je to patrné z grafu, jak odpor, tak i obsah chloridu hlinitého v procentech byly upraveny pro nejlepší pracovní koncentraci, což je asi 5,3 % hmotnostního chloridu hlinitého právě v tomto' případě za hcdnoty odporu (ohm.103) 2, 3.
Na obr. 4 je schéma čili diagram, znázorňující použití počítače к odečtení celkového poklesu napětí v eilektrolyzéru nebo, celkového účinného· odporu elektrolyzéru, jakož i další důsledek získaných odečtů, spočívající ve vyslání příkazů dávkovačům pro elektrolyzéry, podle jejich případných potřeb, pokud odečtení vybočí z žádané určené odchylky od hodnoty, odpovídající předem stanovené nejlepší pracovní koncentraci chloridu hlinitého v lázni.
Na olbr. 5 je schematické znázornění systému za použití relé pro kontrolu přívodu dávkovaicího typu, který se dá použít spolu s kontrolou přívodu v uspořádání podle obr. 4, a na obr. 6 je schéma nepřerušovaného uspořádání přívodu s měnitelnou rychlostí, rovněž použitelného' spolu s kontrolou přívodu v Uspořádání podle obr. 4.
Na výkresech jsou použity různé složky schematicky zakresleného- počítače se (systémem relé. Na výkresech se vlastně znázorňuje příkladný způsob, jímž se může počítač využít к odečtení proudové hustoty, napětí a odporu při postupu kontrolování způsobu podle vynálezu koncentrací chloridu hlinitého'. Odečtení lze provádět v potřebných časových odstupech, například vždy za 5, 10 nebo* 15 sekund, přičemž každé měření je kumulativním průměrem z měření v předchozím časovém intervalu. Na výkrese má žadý elektrolyzér několik oddělení 8 uspořádáním bipolárních elektrod. Za použití filtrovaného přívodu je použita jedna sekunda jako příkladná časová konstanta obvodu resistor/kondenzátor podle obr. 4, jak ještě bude popsáno. Hodnota této časové konstanty se může popřípadě měnit, úpravy jsou vhodné tehdy, kdy se má předejít zhoršení kontrolního systému. Postupné sejmutí každého odečtení průměrného poklesu napětí něbo průměrného- celkového odporu pro každý elektrolyzér spotřebuje méně času, než konstanta resistor/kondenzátor. Takže pro všechny účely je odečtení V a A v podstatě současné pro· kterékoli oddělení elektrolyzéru v případné sérii elektrolyzéru.
Podle obr, 4 se používá číslicový počítač 1 k odečtení poklesu celkového napětí na každém z většího· počtu elektrolyzéru 2 až 2n, jakož i k měření proudu, protékajícího· každým elektrolyzérem za použití vhodného zařízení 3 ke změření proudu; ta jsou zapojena sériově do obvodu elektrolyzérů. Protože proudová hustota a napětí v elektrolyzérech jsou analogické sgnály, analogový/číslicový konvertor 4 je zde zakreslen s tím, že zásobuje počítač číselnými údaji signálů proudové hutoty a napětí v elektrolyzérech.
Elektrolyzéry 2 a zařízení pro· měření proudu 3 jsou napojeny na obvody resstbr/ /kondenzá.tor, jež znemožňují proniknutí vnějších elektrických šumů do počítače, a vysílají signály proudové hustoty a napětí ve funkci průměru za předem stanovený a určený časový interval, přičemž současně předávají počítači hmotnostní signál, odpovídající posledním zjištěným podmínkám elektrolyzérů se zřetelem na proudovou hustotu a· napětí. Tyto· signály se hromadí v kondenzátorech obvodu resistor/kondenzátor, a jsou· předávány do počítače způsobem, který' bude současně vysvětlen.
Obvod resistor/kondenzátor zařízení 3 pro měření proudu je složen ze dvou resistorů Ri a · z kondensátoru Ci, spojených napříč zařízením· pro1 měření proudu. Podobně obvod resistor/kondenzátor pro každý elektrolyzér 2 obsahuje resistory Rz, Rs ia Rá, jakož i kondenzátor C. NaVíc resistory R3 a R4 zeslabují napětí z každého elektrolyzérů na hodnotu, jež je vhodná k použití konvertoru 4. Je-li vývod ze zařízení pro měření proudu V rozsahu milivoltů, pak konvertor 4 pracuje s přívodem signálů v milivoltech. Jestliže obvod pro měření proudu vysílá signál · na úrovni V podobně, jak je tomu v elektrolyzéru, pak se použije konvertor pracující s přívodem· podobného napětí a nebude nutné používat resisí-ory R3 a R4.
Na obr. 4 jsou zakresleny páry spínačů Si až Sn, spojující kondenzátory Ci až Cn s jejich odpovídajícími retittorovými obvody. Tyto spínače mohou být postupně ovládány pokyny z počítače 1, jak je schematicky označeno- na obr. 4 šipkami SC, čímž - se doplňuje obvod mezi kondenzátory a konvertorem 4. Spínače se okamžitě uvedou do chodu a potom' vypnou podle pokynu počítače. kondenzátory momentálně spojeny s konvertorem, pak tamní napětí se převede do· konvertoru a počítače, počítač odečte uvedená napětí, provede propočet z tohoto odečtení a z předchozího· odečtení ke stanovení, je-li celkový účinný odpor Rm každého elektrolyzérů v povoleném· rozsahu pro· pracovní koncentraci chloridu hlinitého, nebo.· je-li tato· koncentrace nad nebo· pod přípustným rozmezím.
Jestliže signály, předané počítači 1 z postupného· sepnutí spínačů Si až Sn, označí celkový účinný odpor pod hodnotou, kterou lze předem vyznačit jako· nejlepší pracovní koncentraci chloridu hlinitého, vyšle se signál za použití vhodných obvodů (schematicky zaznačených čarou 5 na obr. 4), do· dávkovače 6, spojeného s jednotlivými · eiiektrolyzéry, ve kterých bylo odečtením zjištěno·, že odpor je příliš nízký. Dávkovač reaguje na signál z počítače a přidá chlorid hlinitý, čímž obnoví odpor na předem určený a stanovený bod, představující nejlepší pracovní koncentraci chloridu hlinitého· v elektrolytu elektrolyzérů.
Dávkovače 6 mohou být jakéhokoli typu, vhodného pro dopravování chloridu hlinitého· do- elektrolyzérů. Mohou to být například šnekové dopravníky, ovládané motorem, nebo to mohou být dopravníky, ovládané hmotností, kde automatické záklopky, ovládané solenoidy, dovolují přidávání chloridu hlinitého do elektrolyzérů po· dávkách z trubicového dávkovače, nebo to mohou být Šoupátka, kudy se· připouští kapalný nebo plynný chlorid hlinitý.
Ačkoliv počítač 1 na obr. 4 byl popsán jako· číslicový počítač a jako takový · je výhodný při postupu · podle vynálezu, analogový počítač rovněž může· kontrolovat koncentraci chloridu hlinitého. V takovém případě samozřejmě není nutný analogově/čísli-cový konvertor a nebudou dostupné některé korekce, které provádí číslicový počítač.
Na obr. 5 je zachyceno uspořádání s dávkovacím· typem přidávání, kde vnější styková ploícha 10· počítače 1 (podle obr. 4) se používá k ovládání zařízení 12, a relé jež dále ovládá zařízení dávkovače 14. Počítač 1, jak bylo vysvětleno výše, propočte celkový účinný odpor elektrolyzérů za použití výše popsané rovnice. Je--i tento· propočtený odpor uvnitř přípustných· změn na obou stranách předem stanovené a předem určené nejlepší pracovní koncentrace, počítač nenařídí opravnou činnost. Jestliže celkový účinný odpor propočtený počítačem 1, převyšuje přípustnou změnu na spodní straně, je vyslán u povrchové plochy 10 signál za použití kontaktů 15 na · povrchové ploše a za použití vedení 16 do· relé 12, jež dodává hnací sílu do zařízení 14, ovládajícího dávkovač, jímž může být jako v případě dávkovače 6 — automatická záklopka, ovládaná solenoidy, jež dodává chlorid hlinitý po dávkách. Přidávání chloridu hlinitého se zastaví za použití téže soustavy obvodů, jakmile počítač 1 dostane signál ze sítě rezistorů a kondenzátorů (viz obr. 4), spojených s elektrolyzérem·, označující · hodnotu· celkového účinného· odporu jako· převyšující předem naplánovanou přípustnou odchylku na horní straně.
Na oibř. 6 je uvedeno· jiné uspořádání, kdy vývodní povrchová plocha ·20 počítače 1 zajišťuje· proměnnou· rychlost, a nepřerušovanou kontrolu uspořádání pro dávkování chloridu · hlinttého' · do elektrolyzérů 2. Docílí se to dvousměrným kontaktním· uzavíra2Й3056 cím zařízením 22 na povrchové ploše vývodu. Pracuje-li tento systém za přidávání chloridu hlinitého za předem určené nelepší pracovní rychlosti, pak jestliže celkový účinný odpor, jak byl propočten z napětí ve V, přeneseného· na počítač 1 z elektrolyzéru 2, je větší, než je předem určený nejlepší pracovní odpor, sníží se rychlost přidávání chloridu hlinitého do elektrolyzéru 2 vysláním signálu z povrchové plochy к dvousměnnému Impulsovému motoru 23 za použití dvojice vedení 25, 26. Impulsový motor pohání smykné rameno proměnného resistoru 28, který upravuje vývod ze zařízení s reilé 30. Jako zařízení 30 se může použít silikonový usměrňovač, který je pouze schematicky zaznačen na o-br. 6. Relé 30 sníží rychlost hnacího motoru 32, čímž sníží i množství přívodu do elektrolyzéru 2 na přívodní rychlost, jež je nižší, než předem stanovená, nejlepší pracovní rychlost.
Jestliže však spadá celkový účinný odpor elektrolyzéru 2 podle propočtu počítače 1 do rozmezí výše uvedených a předem stanovených proměnných obměn, zůstanou kontakty 22 povrchové stěny 20 otevřené, takže se nepřenáší signál na impulsový motor 23, a to způso-bí pokračování přidávání chloridu hlinitého za dodržení předem určené nejlepší pracovní rychlosti.
Jestliže však na druhé stane celkový účinný odpor elektrolyzéru podle propočtu počítače je pod žádaným rozsahem předem stanoveného neijlepšího odporu, kontakty 22 v povrchové stěně vyšlou signál do impulsového motoru 23 za pomoci dvojice vedení
26, 27, což způsobí zvýšení rychlosti dávkovacího· motoru 32, přičemž dávkovač 6 dodává do elektrolyzéru 2 'chlorid hlinitý za předem stanovené rychlosti, ale vyšší ve srovnání s výše zmíněnou nejlepší pracovní rychlostí.
Příklady popisují blíže postup podle vynálezu. Procenta jsou míněna hmotnostně, pokud není jinak uvedeno.
Příklad 1·
Měření se provádějí každé 3 sekundy po dobu asi 69 sekund během přípravy hliníku z chloridu hlinitého v elektrolyzéru; sleduje se proudová hustota, napětí i odpor, přičemž se přidává dostačující množství chloridu hlinitého jako odezva na výkyvy pod nejlepší hodnotou 0,00'251 ohmu, až se opět ustaví nejlepší hodnota, načež se přidávání opět přeruší. Udržuje se tím v podstatě konstantní koncentrace asi 5,3 až 5,7 o/0 hmotnostních chloridu hlinitého v tážní. V následující tabulce I jsou hodnoty proudové hustoty I v A, napětí E ve V, odporu R, % hmotnostní chloridu hlinitého v lázni při stanovení nezávislým měřením za použití přístroje pro· měření elektrické vodivosti, předkalibrovaného na odečtení chloridu hlinitého v '% s přibližným údajem, kolikrát počítač ovlivnil dávkovač chloridu hlinitého zapnout nebo vypnout v elektrolyzéru o 4 odděleních. V tomto· příkladě došlo· automaticky к přívodu, jestliže odpor činil 0,00250 ohmů nebo méně s vypnutím, byl-li odpor nad 0,00250 ohmů.
TABULKA I
| Proud (A) | Napětí | % A1C13 | Odpor (ohmů) | Příkaz dávkovači |
| 1457 | 11,5 | 5,0 | 0,00252' | vypnout |
| 1456 | 11,5 | 5,5 | 0,00252 | |
| 14157 | 11,5 | 5,5 | 0,00251 | |
| 14519 | 11,5 | 5,5 | 0,00251 | |
| 1456 | 11,4 | 5,5 | 0,00251 | |
| 1454 | 11,4 | 5,5 | 0,00251 | |
| 1454 | 11,5 | 5,5 | 0,00251 | |
| 1453 | 11,4 | 5,6 | 0,00251 | |
| 1454 | 11,4 | 5,5 | 0,00251 | |
| ,1452 | 11,4 | 5,5 | 0,00251 | |
| 145,3 | 11,4 | 5,6 | 0,00251 | |
| 1452 | 11,4 | 5,6 | 0,00251 | |
| 14512 | 11,5 | 5,6 | 0,00251 | |
| 1'453 | .11,4 | 5,5 | 0,00250 | zapnout |
| 1454 | 11,4 | 5,5 | 0,00245 | |
| 1453 | 11,5 | 5,7 | 0,00262 | vypnout |
| 1450 | 11,5 | 5,6 | 0,00262 | |
| 1452! | 11,5 | 5,5 | 0,00215.2 | |
| 1452 | 11,4 | 5,3 | 0,00251 | |
| 1457 | 11,4 | 5,3 | 0,00250 | zapnout |
| 1476 | 11,5 | 5,4 | 0,00250 | |
| 1474 | 11,5 | 5,5 | 0,00250 | |
| 1474 | 11,5 | 5,51 | 0,00251 | vypnout |
| 1476 | 11,5 | 5,5 | 0,00251 |
Příklad 2
Vyrálbí se hliník elektrolýzou chloridu hlinitého· za použití počítače ke kontrole různých koncentrací chloridu hlinitého- v elekt.rolyzéru, jak shora popsáno, a to· v lázni, kde se jako rozpouštědla použije kompozice z asi 50 o/0 chloridu sodného a asi 50 % chloridu lithného. Chlorid hlinitý se přidává a kontroluje za dále uvedených koncentrací: 3,5 %, 5 %, 6 o/o, 7 %, 8 %. Teplota lázně se udržuje na 700 až 710 °C, doba pracovního postupu je 20 dní. Intenzita proudu 1000 až 3000 A, napětí 9,8 V až asi 14,8 V. Vyrobí se 1350 kg hliníku a spotřebuje se 6760 kg chloridu hlinitého v elektrolyzéru se čtyřmi odděleními.
Příklad 3
V další tabulce jsou výsledky nashromážděny během 30 .minut při dvouměsíčním pracovním postupu bipolárního elektrolyzéru se 4 odděleními pro elektrolytickou výrobu hliníku z chloridu hlinitého, přidávaného jako odezva na koncentraci chloridu hlinitého v elektrolyzéru podle propočtu celkového účinného odporu elektrolyzéru na podkladě
Zmeřeneho napětí a proudové hustoty. Koncentrace chloridu hlinitého v lázni elektrolyzéru se kontroluje měřením měrného odporu lázně během části dvouměsíčního cyklu za použití uspořádání s kontrolou počítačem, přičemž celkový účinný odpor elektrolyzéru byl měřen po rozdíl doby.
Počítač zapíná a vypíná dávkovač chloridu hlinitého za předem stanovené hodnoty celkového účinného odporu elektrolyzéru. Situace dávkovače (zapnutí nebo vypnutí) je s uvedeiním potřebného· počtu funkcí uvedena v tabulce. Celkový účinný odpor elektrolyzéru byl stanoven počítačem za použití rovnice
Rnl = (E — E4°) /I .
Odpor a proudová hustota pro každý daný elektrolyzér závisí na velikosti elektrolyzéru, přičemž typické odpory elektrolyzéru jsou uvedeny v tabulce I а II. Hodnota pro opačnou elektromotorickou sílu E° činí v průměru 1,95 V, počet oddělení elektrolyzéru: 4. Během provozu, jak je to· uvedeno· v tabulce II, došlo ik zapojení dávkovače, jestliže Rm á 0,00209, а к vypnutí, jestliže Rm > > 0,00209 ohmů.
TABULKA II
| Doba | V | A | % AlCls | Stav dávkovače | Odpor |
| 10:31 | ,12,2 | 1943 | 5,0 | vypnut | 0,00226 |
| 10:36 | 12,2 | 1943 | 4,9 | vypnut | 0,00226 |
| 10:40. | .12,2 | 1943 | '4,9 | vypnut | 0,00224 |
| 10:4.5 | 12,0 | 1942 | 4,7 | vypnut | 0,00317 |
| 10:49 | 11,9 | 1944 | 4,6 | vypnut | 0,00210 |
| 10:54 | 11,8 | 1945 | 4,4 | zapnut | 0,00207 |
| 10:58 | 12,1 | 1943 | 5,1 | vypnut | 0,00229 |
| 11:03 | 12,3 | 1942 | 5,3 | vypnut | -0,00230 |
| 11:07 | 12,2 | 1943 | 5,1 | vypnut | 0,002.28 |
Z předchozí tabulky II lze vyčíst, že po dobu asi 30 minut se udržuje koncentrace chloridu hlinitého za použití postupu podle tohoto vynálezu ke kontrole koncentrace chloridu hlinitého v podstatě na dosti konstantní nejlepší pracovní hladině kolísající mezi asi 4,4 o/o (nízký obsah) a 5,3 °/o (vysoký obsah).
Ačkoliv byl vynález popsán se zřetelem na výše uvedené výhodné provedení, zahrnují připojené body definice předmětu vynálezu všechna provedení, spadající svým duchem do rozsahu -tohoto vynálezu.
Claims (1)
- PŘEDMĚT VYNALEZUZpůsob elektrolytické výroby hliníku v elektrolyzéru, při kterém se chlorid hlinitý, rozpuštěný v lázni roztavené soli, převádí na hliník a na chlor průchodem elektrického proudu lázní, vyznačující se tím, že se periodicky upravuje množství chloridu hlinitého zaváděného do taveniny v závislosti na změnách koncentrace chloridu hlinitého v lázni roztavené soli, přičemž se rychlost zavádění chloridu hlinitého do elektrolyzéru zvyšuje, když je měřený celkový účinný odpo-r elektrolyzéru nižší než referenční odpor a snižuje se, když je měřený celkový účinný odpor elektrolyzéru vyšší než referenční odpor.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US00241607A US3847761A (en) | 1972-04-06 | 1972-04-06 | Bath control |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS203056B2 true CS203056B2 (en) | 1981-02-27 |
Family
ID=22911395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS732443A CS203056B2 (en) | 1972-04-06 | 1973-04-05 | Method for the electrolytic production of aluminium |
Country Status (20)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3847761A (cs) |
| JP (1) | JPS5215361B2 (cs) |
| AT (1) | AT336907B (cs) |
| BR (1) | BR7302510D0 (cs) |
| CA (1) | CA992027A (cs) |
| CH (1) | CH577035A5 (cs) |
| CS (1) | CS203056B2 (cs) |
| DD (1) | DD103270A5 (cs) |
| DE (1) | DE2317672C3 (cs) |
| FR (1) | FR2179099B1 (cs) |
| GB (1) | GB1386386A (cs) |
| HU (1) | HU170661B (cs) |
| IT (1) | IT980111B (cs) |
| NL (1) | NL7304873A (cs) |
| PH (1) | PH12408A (cs) |
| PL (1) | PL93978B1 (cs) |
| RO (1) | RO78426A (cs) |
| SU (1) | SU841597A3 (cs) |
| YU (1) | YU89973A (cs) |
| ZA (1) | ZA732114B (cs) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2487386A1 (fr) * | 1980-07-23 | 1982-01-29 | Pechiney Aluminium | Procede et appareillage pour reguler de facon precise la cadence d'introduction et la teneur en alumine d'une cuve d'electrolyse ignee, et application a la production d'aluminium |
| US4654130A (en) * | 1986-05-15 | 1987-03-31 | Reynolds Metals Company | Method for improved alumina control in aluminum electrolytic cells employing point feeders |
| RU2207409C1 (ru) * | 2002-06-27 | 2003-06-27 | Сысоев Анатолий Васильевич | Способ эксплуатации электролизеров для производства алюминия |
| RU2207408C1 (ru) * | 2002-06-27 | 2003-06-27 | Сысоев Анатолий Васильевич | Способ интенсификации процесса электролитического получения алюминия на электролизерах с самообжигающимися анодами и боковым токоподводом |
| CA2656092C (en) * | 2006-06-27 | 2014-05-20 | Alcoa Inc. | Systems and methods useful in controlling operations of metal electrolysis cells |
| US20170370017A1 (en) * | 2016-06-27 | 2017-12-28 | Tel Nexx, Inc. | Wet processing system and method of operating |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR635541A (fr) * | 1926-06-07 | 1928-03-17 | Ind De L Aluminium Sa | Procédé d'obtention, par voie électrolytique, d'aluminium pur, en partant d'aluminium brut, d'alliages, etc. |
| GB687758A (en) * | 1951-02-27 | 1953-02-18 | Ind De L Aluminium Sa | A process for producing molten aluminium by electrolysis of aluminium chloride |
| US2919234A (en) * | 1956-10-03 | 1959-12-29 | Timax Associates | Electrolytic production of aluminum |
| FR1243741A (fr) * | 1959-12-29 | 1960-10-14 | Procédé de production de l'aluminium très pur | |
| NL130687C (cs) * | 1965-05-28 | |||
| US3573179A (en) * | 1965-12-14 | 1971-03-30 | Ibm | Method and apparatus for the control of electrolytic refining cells |
| US3712857A (en) * | 1968-05-20 | 1973-01-23 | Reynolds Metals Co | Method for controlling a reduction cell |
| US3625842A (en) * | 1968-05-24 | 1971-12-07 | Kaiser Aluminium Chem Corp | Alumina feed control |
-
1972
- 1972-04-06 US US00241607A patent/US3847761A/en not_active Expired - Lifetime
-
1973
- 1973-03-06 CA CA165,341A patent/CA992027A/en not_active Expired
- 1973-03-26 GB GB1449173A patent/GB1386386A/en not_active Expired
- 1973-03-27 ZA ZA732114A patent/ZA732114B/xx unknown
- 1973-04-04 YU YU00899/73A patent/YU89973A/xx unknown
- 1973-04-04 FR FR7312116A patent/FR2179099B1/fr not_active Expired
- 1973-04-05 IT IT49271/73A patent/IT980111B/it active
- 1973-04-05 HU HUAU298A patent/HU170661B/hu unknown
- 1973-04-05 AT AT298073A patent/AT336907B/de not_active IP Right Cessation
- 1973-04-05 SU SU731901968A patent/SU841597A3/ru active
- 1973-04-05 DE DE2317672A patent/DE2317672C3/de not_active Expired
- 1973-04-05 DD DD169963A patent/DD103270A5/xx unknown
- 1973-04-05 CH CH486373A patent/CH577035A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1973-04-05 CS CS732443A patent/CS203056B2/cs unknown
- 1973-04-06 JP JP48038812A patent/JPS5215361B2/ja not_active Expired
- 1973-04-06 RO RO7374398A patent/RO78426A/ro unknown
- 1973-04-06 PL PL1973161743A patent/PL93978B1/pl unknown
- 1973-04-06 BR BR732510A patent/BR7302510D0/pt unknown
- 1973-04-06 PH PH14494A patent/PH12408A/en unknown
- 1973-04-06 NL NL7304873A patent/NL7304873A/xx unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH577035A5 (cs) | 1976-06-30 |
| HU170661B (cs) | 1977-08-28 |
| YU89973A (en) | 1982-02-28 |
| GB1386386A (en) | 1975-03-05 |
| AT336907B (de) | 1977-06-10 |
| SU841597A3 (ru) | 1981-06-23 |
| PH12408A (en) | 1979-02-07 |
| DD103270A5 (cs) | 1974-01-12 |
| FR2179099A1 (cs) | 1973-11-16 |
| RO78426A (ro) | 1982-12-06 |
| NL7304873A (cs) | 1973-10-09 |
| DE2317672C3 (de) | 1979-04-26 |
| FR2179099B1 (cs) | 1975-04-04 |
| DE2317672A1 (de) | 1973-10-18 |
| BR7302510D0 (pt) | 1974-07-18 |
| ATA298073A (de) | 1976-09-15 |
| US3847761A (en) | 1974-11-12 |
| DE2317672B2 (de) | 1978-09-07 |
| CA992027A (en) | 1976-06-29 |
| PL93978B1 (cs) | 1977-07-30 |
| ZA732114B (en) | 1974-01-30 |
| IT980111B (it) | 1974-09-30 |
| JPS499412A (cs) | 1974-01-28 |
| JPS5215361B2 (cs) | 1977-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4563255A (en) | Process and device for controlling a crust breaking facility | |
| WO2009155044A2 (en) | Reverse polarity cleaning and electronic flow control systems for low intervention electrolytic chemical generators | |
| RU2347014C2 (ru) | Способ и система управления добавлениями порошкообразных материалов в ванну электролизера, предназначенного для получения алюминия | |
| JP2017511428A (ja) | 金属電解採取セルのためのアノード構造体 | |
| CS203056B2 (en) | Method for the electrolytic production of aluminium | |
| US3400062A (en) | Method of controlling aluminum content during aluminumg electrolysis | |
| JP6169719B2 (ja) | 物体の電解コーティングのためのデバイス及び方法 | |
| US3434945A (en) | Terminal voltage regulation in electrolytic aluminum production | |
| EP3196340B1 (en) | Method for controlling feeding of alumina into electrolyzer during aluminum production | |
| EP2233441A1 (en) | Electrolysis water generator | |
| KR100571635B1 (ko) | 가스발생장치의 전류제어방법 및 전류제어장치 | |
| US4045309A (en) | Method for measuring and control of the energy in aluminum reduction cells | |
| US3844913A (en) | Method for regulating anode-cathode spacing in an electrolytic cell to prevent current overloads and underloads | |
| RU2189403C2 (ru) | Способ управления электролизерами для получения алюминия и устройство для его осуществления | |
| JP2000093961A (ja) | 電解水生成装置 | |
| US4098666A (en) | Apparatus for regulating anode-cathode spacing in an electrolytic cell | |
| RU2000130463A (ru) | Способ управления электролизерами для получения алюминия и устройство для его осуществления | |
| NO152705B (no) | Fremgangsmaate for regulering av elektrodeavstanden i en elektrolysecelle | |
| US3674674A (en) | Apparatus for controlling electrode adjustment during aluminum oxide reduction | |
| RU2106435C1 (ru) | Способ управления алюминиевым электролизером | |
| US3983025A (en) | Apparatus for regulating anode-cathode spacing in an electrolytic cell | |
| RU2813922C1 (ru) | Способ управления подачей глинозема в алюминиевый электролизер | |
| JP2646937B2 (ja) | イオン水生成器の電解制御装置 | |
| US4437950A (en) | Method of controlling aluminum electrolytic cells | |
| JP3994538B2 (ja) | 次亜塩素酸塩生成装置の電源回路 |