DE2335030A1

DE2335030A1 - METHOD OF REGULATING THE SUPPLY OF AL LOW 2 0 LOW 3 TO A CELL

Info

Publication number: DE2335030A1
Application number: DE19732335030
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl El-Ing Bachofner; Kiranendu Dr Chaudhuri; Wolfgang Dr Schmidt-Hatting
Original assignee: Alusuisse Holdings AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1972-07-18
Filing date: 1973-07-10
Publication date: 1974-01-31
Also published as: AT325316B; NL7309862A; JPS5244285B2; NO133941C; IE37881B1; EG11447A; ZA734766B; NO133941B; BR7305366D0; GB1392263A; PH11080A; AU470789B2; IE37881L; CH560767A5; US3850768A; IT994965B; BE802248A; AU5796973A; DE2335030B2; JPS4944920A

Description

Ac, J /■/ 3'///; 100^ Verfahren zum Regeln der Zuführung von AlpO«, zu einer Zelle. f Ac, J / ■ / 3 '///; 100 ^ Procedure for regulating the supply of AlpO «, to a cell. f

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Zuführung von Alp 0, zu einer Zelle zur elektrolytischen Gewinnung von Aluminium im Betrieb.The invention relates to a method for regulating the supply of Alp 0 to a cell for the electrolytic production of Aluminum in operation.

Pur die Gewinnung von Aluminium durch Elektrolyse von Aluminiumoxid (AIpO,, Tonerde) wird dieses in einer Fluoridschmelze gelöst, die zum größten Teil aus Kryolith Na^AlPg besteht. Das kathodisch abgeschiedene Aluminium sammelt sich unter der Fluoridschmelze auf dem Kohlenstoffboden der Zelle, wobei die Oberfläche des flüssigen Aluminiums die Kathode bildet. In die Schmelze tauchen von oben Anoden aus amorphem Kohlenstoff ein. An den Anoden entsteht durch die elektrolytische Zersetzung des Aluminiumoxids Sauerstoff, der sich mit dem Kohlenstoff der Anoden zu CO und CO₂ verbindet. Die Elektrolyse findet in einem Temperaturbereich von etwa 940 bis 975⁰C statt.Purely for the production of aluminum by electrolysis of aluminum oxide (AlpO ,, alumina) this is dissolved in a fluoride melt, which consists mainly of cryolite Na ^ AlPg. The cathodically deposited aluminum collects under the fluoride melt on the carbon base of the cell, with the surface of the liquid aluminum forming the cathode. Anodes made of amorphous carbon are immersed in the melt from above. At the anodes, the electrolytic decomposition of the aluminum oxide creates oxygen, which combines _{with the carbon of the anodes to form CO and CO 2.} The electrolysis takes place in a temperature range from approximately 940 to 975 ^° C.

Das Prinzip einer Aluminium-Elektrolysezelle mit vorgebrannten Anoden geht aus der Pigur hervor, die einen Vertikalschnitt in Längsrichtung durch einen Teil einer Elektrolysezelle zeigt. Die Stahlwanne 12, die mit einer ther-The principle of an aluminum electrolysis cell with pre-burnt anodes emerges from the Pigur, which shows a vertical section shows in the longitudinal direction through part of an electrolytic cell. The steel tub 12, which is equipped with a thermal

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mischen Isolation .13 aus hitzebeständigem, wärmedämmendem Material und mit Kohlenstoff 11 ausgekleidet ist, enthält die Fluoridschmelze 10 den Elektrolyten. Das kathodisch abgeschiedene Aluminium 14 liegt auf dem Kohleboden 15 der Zelle. Die Oberfläche 16 des flüssigen Aluminiums stellt die Kathode dar. In die Kohlenstoffauskleidung 11 sind quer zur Längs-mix insulation .13 from heat-resistant, heat-insulating Material and lined with carbon 11, the fluoride melt 10 contains the electrolyte. The cathodically deposited Aluminum 14 lies on the carbon floor 15 of the cell. The surface 16 of the liquid aluminum is the cathode in the carbon lining 11 are transverse to the longitudinal

richtung der Zelle eiserne Kathodenbarren 17 eingelassen, die den elektrischen Gleichstrom aus der Kohlenstoffauskleidung 11 der Zelle seitlich nach aussen führen. In die Fluoridschmelze 10 tauchen von oben Anoden 18 aus amorphem Kohlenstoff ein, die den Gleichstrom dem Elektrolyten zuführen. Sie sind über Stromleiterstangen 19 und durch Schlösser 20 mit dem Anodenbalken 21 fest verbunden. Der Strom fliesst von den Kathodenbarren 17 der einen Zelle zum Anodenbalken der folgenden Zelle über konventionnelle, nicht gezeichnete Stromschienen. Vom Anodenbalken 21 fliesst er über die Stromleiterstangen 19, die Anoden 18, den Elektrolyten 10, das flüssige Aluminium I¹* und die Kohlenstoffauskleidung 11 zu den Kathodenbarren 17. Der Elektrolyt 10 ist mit einer Kruste 22 aus erstarrter Schmelze und einer darüber befindlichen Aluminiumoxidschicht 23 bedeckt. Zwischen dem Elektrolyten 10 und der erstarrten Kruste 22 entstehen im Betrieb Hohlräume 25. An den Seitenwänden der Kohlenstoffauskleidung bildet sich ebenfalls eine Kruste aus erstarrtem Elektrolyt, nämlich das Bord 24. Das Bord 24 ist mitbestimmend für die horizontale Ausdehnung des Bades aus dem flüssigen Aluminium 14 und dem Elektrolyten 10.In the direction of the cell, iron cathode bars 17 are inserted, which lead the electrical direct current from the carbon lining 11 of the cell to the outside. Anodes 18 made of amorphous carbon, which feed the direct current to the electrolyte, are immersed in the fluoride melt 10 from above. They are firmly connected to the anode bar 21 via conductor rods 19 and locks 20. The current flows from the cathode bar 17 of one cell to the anode bar of the following cell via conventional busbars (not shown). It flows from the anode bar 21 via the conductor bars 19, the anodes 18, the electrolyte 10, the liquid aluminum I ¹ * and the carbon lining 11 to the cathode bars 17. The electrolyte 10 has a crust 22 of solidified melt and an aluminum oxide layer 23 above it covered. Between the electrolyte 10 and the solidified crust 22, cavities 25 arise during operation. A crust of solidified electrolyte is also formed on the side walls of the carbon lining, namely the board 24. The board 24 is one of the determining factors for the horizontal expansion of the bath of liquid aluminum 14 and the electrolyte 10.

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Der Abstand d der Anodenunterseite 26 zur Aluminiumoberfläche 16, auch Interpolardistanz genannt, lässt sich durch Heben oder Senken des Anodenbalkens 21 mit Hilfe der Hubwerke 27 verändern, die auf Säulen 28 montiert sind. Bei der Betätigung des Hubwerkes 27 werden gleichzeitig sämtliche Anoden angehoben bzw. gesenkt. Die Anoden können ausserdem in bekannter Weise - jede für sich - in ihrer Höhenlage mit Hilfe der an dem Anodenbalken 21 angeordneten Schlösser 20 eingestellt werden.The distance d of the anode underside 26 to the aluminum surface 16, also called the interpolar distance, can be increased by lifting or lowering of the anode bar 21 with the aid of the hoists 27 which are mounted on columns 28. When actuated of the lifting mechanism 27, all anodes are raised or lowered at the same time. The anodes can also be used in known Way - each for itself - in their height position with the aid of the locks 20 arranged on the anode bar 21 can be set.

Infolge des Angriffs durch den bei.der Elektrolyse in Freiheit gesetzten Sauerstoff verbrauchen sich die Anoden an ihrer Unterseite täglich um ca. 1,5 bis 2 cm je nach Zellentyp. Gleichzeitig steigt der Oberflächenspiegel des in der. Zelle befindlichen flüssigen Aluminiums um 1,5 - 2 cm pro Tag.As a result of the attack by the two electrolysis in freedom The anodes on the underside of the oxygen that has been set use up by around 1.5 to 2 cm per day, depending on the cell type. At the same time, the surface level of the in the rises. Liquid aluminum in the cell by 1.5 - 2 cm per day.

Nach dem Verbrauch einer Anode wird diese gegen eine neue Anode ausgewechselt. In der Praxis wird eine Zelle derart betrieben, dass sich bei den Anoden bereits nach einigen Tagen unterschiedliche Verbrauchserscheinungen zeigen, so dass diese über einen Zeitraum von mehreren Wochen getrennt voneinander auszuwechseln sind. Hieraus ergibt sich, dass in ein- und derselben Zelle Anoden verschiedenen Einsatzalters betrieben werden, was auch aus der Figur hervorgeht.After one anode has been used up, it is replaced by a new one Replaced anode. In practice, a cell is operated in such a way that the anodes agree afterwards Days show different usage phenomena, so that these are separated over a period of several weeks are to be exchanged from each other. This means that anodes of different ages can be used in one and the same cell operated, which is also evident from the figure.

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Im Laufe der Elektrolyse verarmt der Elektrolyt an Aluminiumoxid. Bei einer unteren Konzentration von 1 bis 2 % Aluminiumoxid im Elektrolyten kommt es zum Anodeneffekt, der sich in einer plötzlichen Spannungserhöhung von normal 4 bis Ί,5 V auf 30 V und darüber auswirkt. Spätestens dann muss die Kruste eingeschlagen werden und die Al^O -Konzentration durch Zugabe von neuen Aluminiumoxid angehoben werden.In the course of electrolysis, the electrolyte becomes depleted in aluminum oxide. With a lower concentration of 1 to 2 % aluminum oxide in the electrolyte, the anode effect occurs, which results in a sudden increase in voltage from normally 4 to Ί.5 V to 30 V and above. At this point, at the latest, the crust must be knocked in and the Al ^ O concentration increased by adding new aluminum oxide.

Die Zelle wird im normalen Betrieb üblicherweise periodisch bedient, auch wenn kein Anodeneffekt auftritt. Ausserdem muss bei jedem Anodeneffekt, wie oben ausgeführt, die Badkruste eingeschlagen und die AIpO -Konzentration durch Zugabe von neuenm m Al 0 angehoben werden, was einer Zellenbedienung entspricht. Der Anodeneffekt ist daher im Betrieb stets mit einer Zellenbedienung verbunden, die man im Gegensatz zur normalen Zellenbedienung als "Anodeneffektbedienung" bezeichnen kann.The cell is usually operated periodically during normal operation, even if there is no anode effect. Besides that For every anode effect, as explained above, the bath crust must be knocked in and the AIpO concentration must be added be raised by new m m Al 0, which is a cell operation is equivalent to. The anode effect is therefore always associated with a cell operation during operation, which is the opposite to normal cell operation as "anode effect operation".

Das elektrolytisch erzeugte Aluminium I¹I, das sich auf dem Kohleboden 15 der Zelle sammelt, wird im allgemeinen einmal täglich durch konventionelle Entnahmevorrichtungen, z.B. Saugvorrichtungen aus der Zelle herausgenommen.The electrolytically generated aluminum I ¹ I, which collects on the carbon bottom 15 of the cell, is generally taken out of the cell once a day by conventional removal devices, for example suction devices.

Die elektrische Grundspannung wird für jede Zelle unter Berücksichtigung ihres Alters, des Zustandes der Kohlenstoff-The basic electrical voltage is taking into account for each cell their age, the state of the carbon

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auskleidung 11, der Ausbildung des Bordes 24, der Zusammen setzung des Schmelzflusselektrolyten 10 sowie der Zellen-Stromstärke und -dichte festgelegt.lining 11, the formation of the board 24, the together setting of the fused-salt electrolyte 10 and the cell current strength and density.

Aus der Grundspannung lässt sich der Grundwiderstand der Zelle nach folgender Gleichung errechnen:The basic resistance of the cell can be calculated from the basic voltage using the following equation:

U₀ - 1,65U ₀ - 1.65

R ist der Ohm'sche Grundwiderstand in^₁ U die Grundo οR is the ohmic basic _{resistance in ^ 1} U the basic ο

spannung in V, 1,65 die EMK in V und I die Zellensteinstärke in A.voltage in V, 1.65 the emf in V and I the cell block strength in A.

Der richtige Wert der Grundspannung entspricht einer optimalen Interpolardistanz d. In der Praxis ist die tatsächliche Interpolardistanz zeitweise grosser oder kleiner, als es der optimalen Interpolardistanz entspricht. Die Abweichungen werden im wesentlichen verursacht durch Anstieg der Höhe des flüssigen Aluminiums 14 auf dem Kohleboden 15» durch Abbrennen der Anoden 18 an ihrer Unterseite 26 und durch Aenderung dar Dimensionen des Bades infolge .Aenderung der Dicke der seitlichen Borde 24. Die so definierte Interpolardistanz ist der Hittelwert aller Interpolardistanzen der Anoden der Zelle.The correct value of the basic voltage corresponds to an optimal interpolar distance d. In practice this is the actual interpolar distance temporarily larger or smaller than the optimal interpolar distance corresponds. The deviations are essentially caused by the increase in the height of the liquid aluminum 14 on the carbon bottom 15 » Burning of the anodes 18 on their underside 26 and by changing the dimensions of the bath as a result of .Aenderung the Thickness of the lateral rims 24. The interpolar distance defined in this way is the mean value of all interpolar distances of the Anodes of the cell.

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Der Gleichstrom erzeugt in allen stromdurchflossenen Stellen der Zelle einen Ohm'schen Spannungsabfall und darüberhinaus durch Zersetzung de-s Aluminiumoxids im Elektrolyten 10 eine elektrochemische Gegenspannung als elektromotorische Kraft (EMK). Die Summe aller Ohm¹sehen Spannung3abfälle und der elektromotorischen Kraft ergibt die Grundspannung der Zelle.The direct current generates an ohmic voltage drop in all current-carrying points of the cell and, in addition, through the decomposition of the aluminum oxide in the electrolyte 10, an electrochemical counter voltage as an electromotive force (EMF). The sum of all Ohm ¹ see voltage drops and the electromotive force gives the basic voltage of the cell.

Die Grundspannung einer Zelle lässt sich demnach in der folgenden Formel darstellen:The basic voltage of a cell can therefore be represented in the following formula:

U - E +XlR
οU - E + XlR
ο

Hierin bedeutenMean therein

ο Grundspannung (V)
E EMK (V)
JIR Summe aller Ohm'sehen Spannungsabfälle (V)ο basic voltage (V)
E EMF (V)
JIR sum of all ohmic voltage drops (V)

Die EMK setzt sich im allgemeinen aus einem stromunabhängigen Teil E und einem stromabhängigen Teil E. zusammen. E erhält man aus der Spannungs-Strom Kurve durch Extrapolation auf Zellenstrom gleich Null.The EMF is generally composed of a current-independent part E and a current-dependent part E. E receives from the voltage-current curve by extrapolation to a cell current equal to zero.

E ist bei konstanter Temperatur der Pluoridschmelze 10 im wesentlichen von der Al^o .,-Konzentration der Pluoridschmelze 10 abhängig.E is at a constant temperature of the fluoride melt 10 im essentially depends on the Al ^ o., - concentration of the fluoride melt 10 dependent.

Die AIpO -Konzentration der Pluoridschmelze kann einerseitsThe AIpO concentration of the fluoride melt can on the one hand

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durch Entnahme einer Probe und deren chemischen Analyse direkt bestimmt werden, anderseits indirekt bestimmt werden» z.B. durch die Ermittlung des stromunabhängigen Teiles Ecan be determined directly by taking a sample and its chemical analysis, on the other hand can be determined indirectly » e.g. by determining the current-independent part E

Die Direktbestimmung erfordert einen grossen Zeitaufwand und kommt daher für die sofortige Nutzanwendung im Zellenbetrieb kaum in Frage,The direct determination requires a great deal of time and is therefore for immediate use in cell operation hardly in question

Die Indirektbestimmung durch Ermittlung des stromunabhängigen Teils E kann zu grossen Fehlern führen. Zur Extrapolation wird nämlich der normale Arbeitspunkt von Stromstärke und Spannung und ein weiterer Punkt bei reduzierter Stromstärke verwendet. Wie im Verlaufe ausgedehnter Untersuchungen von den Erfindern festgestellt wurde, verläuft die Spannungs-Strom-Kurve im Bereich des normalen Arbeitspunktes häufig nicht linear. Dies ist der Grund dafür, dass man aus der Extrapolation häufig nicht den richtigen Wert E erhält.The indirect determination by determining the current-independent part E can lead to large errors. For extrapolation becomes namely the normal working point of current strength and voltage and another point at reduced current strength used. As the inventors found in the course of extensive investigations, the voltage-current curve runs often non-linear in the area of the normal operating point. This is why you get out of the Extrapolation often does not get the correct E value.

Dieser Nachteil der Indirektbestimmung wird bei Anwendung ' des erfindungsgemässen Verfahrens vermieden, This disadvantage of the indirect determination is avoided when using the method according to the invention,

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Regelung der Zuführung von AIpO während des Betriebes einer Zelle zur elektrolytischen Gewinnung von Aluminium zeichnet sich durch folgende, nacheinander durchgeführte Hassnahmen aus:The inventive method for regulating the supply of AIpO during the operation of a cell for electrolytic Extraction of aluminum is characterized by the following, one after the other hate attacks carried out from:

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a) Messung der Zellenstromstärke im normalen Arbeitspunkt;a) Measurement of the cell current strength at the normal operating point;

b) Vornahme einer ersten Verringerung der Stromstärke in ein oder zwei Stufen bis zur Erreichung der Linearität der Spannungs-Strom-Kurvejb) Carrying out a first reduction in the current in one or two stages until linearity is reached the voltage-current curve j

c) Ermittlung der Werte von Spannung und Stromstärke der zu messenden Zellen, weniger als 1 min nach der ersten Verringerung der Stromstärke;c) Determination of the values of voltage and current of the cells to be measured, less than 1 min after the first decrease the amperage;

d) Vornahme einer zweiten Stromstärkeverringerung bis zu einer gesamten Stromstärkeverringerung von höchstens 2555, mindestens jedoch ΙΟΪ mehr als die erste Stromstärkeverringerung, etwa 1 min bis spätestens 10 min nach der ersten Verringerung der Stromstärke;d) Performing a second current reduction up to a total current reduction of no more than 2555, but at least ΙΟΪ more than the first reduction in current intensity, approx. 1 min to no later than 10 min after the first reduction in current intensity;

e) Ermittlung der Werte von Spannung und Stromstärke der zu messenden Zellen in einer Zeit zwischen einer halben Minute und 2 Minuten nach der zweiten Stromstärkeverringerung;e) Determination of the values of voltage and current strength of the cells to be measured in a time between half a minute and 2 minutes after the second amperage decrease;

f) Wiederheraufsetzung der Stromstärke auf den normalen Arbeitspunkt;f) Restoring the current to normal Working point;

g) Für jede Zelle Extrapolieren auf die Zellenspannung bei Zellenstrom gleich Null aus den Werten von Spannung und Stromstärke nach der ersten Stromstärkeverringerung und denjenigen nach der zweiten Stromstärkeverringerung;g) For each cell, extrapolate to the cell voltage when the cell current is equal to zero from the values of voltage and Amperage after the first amperage decrease and those after the second amperage decrease;

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h) Bestimmen der A1„Q -Konzentration auf Grund des bekannten Zusammenhanges zwischen dem stromunabhängigen Teil E der EMK und der Al-O--Konzentration;h) Determination of the A1 “Q concentration on the basis of the known Relationship between the current-independent part E of the EMF and the Al-O concentration;

i) Zuführung der fehlenden Al₂ ⁰,-Menge zum Elektrolyten bezw. •Verringerung der Al-O -Zuführung,wenn die Al„0 -Konzentration nach unten bezw. nach oben vom Sollwert abweicht.i) Supply of the missing Al ₂ ⁰ , -quantity to the electrolyte respectively. • Reduction of the Al-O supply when the Al “0 concentration down or. deviates upwards from the setpoint.

Die Untersuchungen der Erfinder haben zur Erkenntnis geführt, dass die Sparinungs-Strom-Kurve in den meisten Fällen linear zu verlaufen beginnt nach einer Stromstärkeverringerung um etwa 5%» Grundsätzlich lässt sich dieser Wert von 5% durch einen einfachen Versuch für jede Zelle überprüfen. Es ist empfehlenswert, bei der ersten Stromstärkeverringerung nicht etwa über 8 % zu gehen, da bei der zweiten Stromstärkeverringerung eine Gesamtverringerung von 25 %, gerechnet vom normalen Arbeitspunkt, nicht überschritten werden sollte, wie weiter unten erklärt wird. Wird nämlich der Wert von 8 % bei der ersten Stromstärkeverringerung überschritten, ergeben sich zu kleine Differenzen zu den Werten nach der zweiten Stromstärkeverringerung und damit zu grosse Fehler bei dem Extrapolationsergebnis.The inventors' investigations have led to the finding that the savings-current curve in most cases begins to run linearly after a current strength reduction of around 5%. In principle, this value of 5% can be checked for each cell by a simple experiment. It is advisable not to go over 8% for the first current reduction, since a total reduction of 25 %, calculated from the normal operating point, should not be exceeded for the second current reduction, as will be explained below. If the value of 8 % is exceeded in the first reduction in current intensity, the differences between the values after the second decrease in current intensity are too small and errors in the extrapolation result are too large.

Die zeitliche Begrenzung zwischen etwa 1 min und höchstens 10 min zwischen der ersten und der zweiten Stromstärkeverringerung ist notwendig, damit man sich einerseits vergewissern kann, dass nach der ersten StromstärkeverringergungThe time limit between about 1 minute and a maximum of 10 minutes between the first and the second amperage reduction is necessary so that on the one hand one can make sure that after the first current reduction

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Zellenstabilität (keine nennenswerten Spannungsschwankungen bei konstantem Zellenstrom) eingetreten ist, und anderseits vermeiden kann, dass beispielsweise die Temperatur des Elektrolyten zu sehr abnimmt und sich seine spezifische elektrische Leitfähigkeit ändert.Cell stability (no significant voltage fluctuations at constant cell current) has occurred, and on the other hand can avoid, for example, the temperature of the electrolyte decreases too much and changes its specific electrical conductivity.

Sollte nach der ersten Verringerung der Zellenstromstärke die Zellenstabilität nicht erreicht sein, muss die Stromstärke um wenige Prozente, höchstens bis insgesamt 8 Jf, weiter verringert werden, oder aber die Messung abgebrochen und zu einem späteren Zeitpunkt wiederholt werden, gegeben-Should after the first decrease in cell amperage the cell stability has not been achieved, the current strength must be reduced by a few percent, at most up to a total of 8 Jf, can be further reduced, or the measurement can be canceled and repeated at a later point in time, given-

falls unter weitergehender Verringerung der Stromstärke» Die erste Stromstärkeverringerung kann somit in zwei Stufen erfolgen, z.B. in einer ersten Stufe von 5 % und in einer zweiten von 2 !C, was insgesamt 7 % bei der ersten Stromstärkeverringerung entspricht. Bei der zweiten Stromstärkeverringerung ist einerseits gegenüber der ersten Stromstärkeverringerung ein absoluter Unterschied von mindestens 10 % erforderlich, damit, wie weiter oben ausgeführt, eine genügend grosse Differenz zwischen den Spannungswerten für die Extrapolation erreicht wird. Anderseits soll die zweite Stromstärkeverringerung 25 %_t gerechnet vom normalen Arbeitspunkt, nicht überschreiten, da zu niedrige Zellenstromstärken die magnetischen Zustände im flüssigen Aluminium so stark beeinflussen, dass, beispielsweise durch Veränderung der Interpolardistanz, die Zellenspannung verfälscht wird.if with further reduction of the current intensity »The first current intensity reduction can thus take place in two stages, for example in a first stage of 5 % and in a second of 2! C, which corresponds to a total of 7 % for the first current intensity reduction. In the case of the second reduction in amperage, on the one hand, an absolute difference of at least 10 % compared to the first reduction in amperage is required so that, as explained above, a sufficiently large difference between the voltage values for the extrapolation is achieved. On the other hand, the second reduction in current intensity should not exceed 25% _t calculated from the normal operating point, since cell currents that are too low influence the magnetic states in the liquid aluminum so strongly that the cell voltage is falsified, for example by changing the interpolar distance.

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•Die Abgrenzung auf eine 1/2 min ist notwendig, weil eine bestimmte Zeitspanne besteht, mit welcher die Spannung einer Aenderung der Stromdichte folgt. Da diese Zeitspanne nie länger ist als eine 1/2 min, ist die Spannungsänderung mit Sicherheit vollsogen. Die andere Begrenzung (von 2 min) ist notwendig, weil der Temperaturrückgang infolge der niedrigeren Stromdichte nach der zweiten Stromstärkeverringerung sehr rasch stattfindet. Eine niedrigere Temperatur entspricht einer niedrigeren elektrischen Leitfähigkeit.• The delimitation to 1/2 min is necessary because a certain There is a period of time with which the voltage follows a change in the current density. Since this period of time never is longer than 1/2 min, the voltage change is with Security soaked in. The other limitation (of 2 min) is necessary because the temperature drop as a result of the lower Current density after the second decrease in current intensity takes place very quickly. A lower temperature corresponds to a lower electrical conductivity.

Die Messungen der Zellenstromstärke erfolgen zentral für alle Zellen durch einen Computer, zum Beispiel mit Hilfe eines Gleichstromwandlers. Ein solcher Gleichstromwandler befindet sich meistens in der Gleichrichteranlage.The measurements of the cell current intensity are carried out centrally for all cells by a computer, for example with the help of a DC / DC converter. Such a direct current converter is usually located in the rectifier system.

Die Spannung jeder Zelle wird zwischen Stromeingang und Strömausgang gemessen, wobei der Ausgang einer Zelle im allgemeinen identisch ist mit dem Eingang· der Polgezelle. Zur Messung der Zellenspannung kann beispielsweise die E07 tentialdifferenz zwischen für jede Zelle gleichen Punkten des Anodenbalkens 21 (Pig.l) zweier aufeinanderfolgenden Zellen verwendet werden. Diese Potentialdifferenz wird über geeignete elektrische Leitungen dem Computer zugeführt.The voltage of each cell is measured between the current input and the current output, with the output of a cell im is generally identical to the input · of the pole cell. For example, the E07 potential difference between points that are the same for each cell of the anode bar 21 (Pig. 1) of two consecutive cells can be used. This potential difference is about suitable electrical lines supplied to the computer.

Fig. 2 veranschaulicht die erfindungsgemässen Massnahmen an einem Diagramm. Dargestellt ist der Zellenstrom 1 in A als Punktion der Zeit t in Sekunden.2 illustrates the measures according to the invention a diagram. The cell current 1 is shown in A as a puncture of the time t in seconds.

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Zwischen 50 und 51 ist die Zellenstromstärke im normalen Arbeitspunkt dargestellt. Hier folgt ihre erste Messung. Die Zellenstromstärke beträgt z.B. 100 000 A. Bei 51 erfolgt die erste"Stromstärkeverringerung auf den niedrigeren Wert 52, z.B. auf 95 000 A, was einer Stromstärkeverringerung um 5 % (5000 A absolut) entspricht. Zwischen 52 und 53 werden von allen zu messenden Zellen Spannung und Stromstärke ermittelt, und die erhaltenen Messwerte werden auf Zellenstabilität geprüft.Between 50 and 51, the cell amperage is shown at the normal operating point. Here is your first measurement. The cell current is, for example, 100,000 A. At 51, the first "amperage reduction to the lower value 52, for example to 95,000 A, which corresponds to a current intensity reduction of 5 % (5000 A absolute). Between 52 and 53 of all cells to be measured Voltage and current intensity are determined, and the measured values obtained are checked for cell stability.

Ist zwischen 52 und 53 ein stabiler Zellenzustand festgestellt worden, erfolgt bei 53 die zweite Stromstärkeverringerung, zum Beispiel um weitere 15 % (15000 A absolut) auf 80 Ό0Ο A, bis zum Punkt 56. Zwischen 56 und 58 werden nochmals von allen zu messenden Zellen Spannung und Stromstärke ermittelt. Aus den zwischen den Punkten 52 und 53 einerseits und den zwischen den Punkten 56 und 58 anderseits erhaltenen Wertenwird durch Extrapolieren der stromunabhängige Teil E_Q der EMK für jede Zelle ermittelt. Bei 58 sind die Messungen beendet, und die normale Stromstärke, z.B. 100 000 A, kann wieder eingestellt werden, was bei Punkt 59 erreicht wird.If a stable cell state has been established between 52 and 53, the second current intensity reduction takes place at 53, for example by a further 15% (15000 A absolute) to 80 0Ο A, up to point 56. Between 56 and 58 all cells to be measured are again measured Voltage and current determined. From the values obtained between points 52 and 53 on the one hand and the values obtained between points 56 and 58 on the other hand, the current-independent part E _Q of the emf for each cell is determined by extrapolation. At 58 the measurements are finished and the normal current strength, for example 100,000 A, can be set again, which is reached at point 59.

Ergibt sich zwischen 52 und 53 keine Zellenstabilität, kann eine weitere Stufe der ersten Stromstärkeverringerung auf 5k , z.B. auf 92 000 A (was einer weiteren Stromstärkever-If there is no cell stability between 52 and 53, a further level of the first current intensity reduction to 5k, e.g. to 92,000 A (which is a further amperage reduction)

309885/1Od?309885 / 1Od?

.ringerung um 3 % entspricht) vorgenommen und zwischen ^k und 55 erneut auf Zellenstabilität geprüft werden. Ist die Zellenstabilität erreicht, erfolgt bei 55 die zweite Stromstärkeverringerung um 12 % auf 57 (80 000A), worauf frühestens eine 1/2 min,aber nicht später als 2 min nach der zweiten Stromstärkeverringerung von jeder zu messenden Zelle Spannung und Stromstärke ermittelt werden. Ist die Zellen-Stabilität zwischen 54 und 55 nicht erreicht, wird auf die normale Stromstärke bei 60 (z.B. 100 000 A) zurückgekehrt. Wurde zwischen 52 und 53 keine Zellenstabilität erreicht, kann man selbstverständlich schon von 53 auf Normalstromstärke bei 61 zurückkehren, ohne zu versuchen, durch eine weitere Stufe der ersten Stromstärkeverringerung die Zellenstabilität zu erreichen..Reduction of 3 % ) and checked again for cell stability between ^ k and 55. Once cell stability has been achieved, the second amperage decrease by 12 % to 57 (80,000A) takes place at 55, whereupon the voltage and amperage of each cell to be measured are determined no earlier than 1/2 min, but not later than 2 minutes after the second amperage decrease. If the cell stability between 54 and 55 is not achieved, the normal current strength at 60 (eg 100,000 A) is returned. If no cell stability was achieved between 52 and 53, one can of course go back from 53 to normal current strength at 61 without attempting to achieve cell stability by a further step of the first current strength reduction.

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Claims

8CüO Mönchen 22 WtdenmayerstraBe 388CüO Mönchen 22 WtdenmayerstraBe 38

Patentanwalt Dr.-Ing. R. LiesegangPatent attorney Dr.-Ing. R. Liesegang

Τ·Ι·<οη (OtII) 125300 Telegramm· patomu· mOnchenΤ · Ι · <οη (OtII) 125 300 Telegram patomu mOnchen

-H--H-

SWISS AIUMINUM AG
P 009 55

Claim

Method for regulating the delivery of AIpO to a cell for the electrolytic production of aluminum in operation, characterized by the following steps to be carried out one after the other Measures:

a) measuring the cell current strength at the normal operating point,

b) Carrying out a first reduction in the current intensity in one or two stages until the linearity of the voltage-current curve _{f is reached}

o) Determining the values of voltage and. Amperage of the to be measured Cells less than 1 min after the first decrease in current,

d) Carrying out a second reduction in amperage approximately 1 min to no later than 10 minutes after the first reduction in amperage up to a total amperage reduction of at most 25j6, but at least 10 # more than the first reduction in amperage _}

309885/1042 _.ις

2335S30 / T

e) Determination of the values of voltage and current intensity of the cells to be measured between half a minute and 2 minutes after the second current intensity reduction _t

f) Reducing the amperage to the normal operating point _}

g) extrapolating to the cell voltage at zero cell current from the values of voltage and current after the first current decrease and those after the second current decrease for each cell _;

h) Determination of the Al ₂ O, concentration based on the known relationship between the si
and the Al ₀ O, concentration

relationship between the current-independent part E of the EMF

i) Supplying the missing amount of Al ₂ O, to the electrolyte or reducing the Al ₂ O, supply if the Al ₂ O, concentration deviates downwards or upwards from the target value.

309885/1042309885/1042

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