DE69708513T2

DE69708513T2 - Verfahren zur Regulierung des Tonerdegehalts im Bad einer Elektrolysezelle zur Aluminiumherstellung

Info

Publication number: DE69708513T2
Application number: DE69708513T
Authority: DE
Inventors: Olivier Bonnardel; Pierre Marcellin
Original assignee: Aluminium Pechiney SA
Current assignee: Rio Tinto France SAS
Priority date: 1996-06-17
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2017-06-17
Also published as: CA2208913A1; NO972723L; SI9700163A; US6033550A; CA2208913C; BR9703604A; EP0814181B1; AU2495097A; FR2749858B1; NZ328095A; ZA975324B; NO317186B1; RO119240B1; AR007606A1; AU719053B2; DE69708513D1; EP0814181A1; SA97180273B1; ES2165010T3; IN192205B

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur präzisen Regulierung des Tonerdegehalts in Schmelzfsusselektrolysezellen zur Aluminiumherstellung nach dem Hall-Heroult-Verfahren mit dem Ziel, nicht nur die Faradaysche Stromausbeute auf einem hohen Niveau zu halten, sondern auch die Emissionen fluorkohlenstoffhaltiger Gase zu reduzieren, die für die Umwelt besonders schädlich sind und sie verschmutzen und auf Funktionsfehler der Elektrolysezellen, bekannt unter dem Namen Anodeneffekt, zurückzuführen sind.

STAND DER TECHNIK

Im Laufe der letzten Jahre wurde die Bedienung der Zellen zur Aluminiumerzeugung zunehmend automatisiert, um zunächst die Regelmäßigkeit des Betriebs und damit die Energiebilanz und die Faradaysche Stromausbeute zu verbessern, aber auch in ergonomischer und ökologischer Hinsicht, um die mühevollen menschlichen Eingriffe zu reduzieren und die Ausbeute bei der Erfassung der fluorhaltigen Abgase zu erhöhen.
Einer der wesentlichen Faktoren zur Sicherstellung des regelmäßigen Betriebs einer Zelle zur Aluminiumherstellung durch Elektrolyse von in Kryolithschmelze gelöster Tonerde ist die Beibehaltung eines geeigneten Gehalts an Tonerde, die in diesem Elektrolyten gelöst ist, und damit die ständige Anpassung der Tonerdemengen im Bad an den Tonerdeverbrauch der Zelle.
So besteht bei einem zu hohen Tonerdegehalt die Gefahr der Verschmutzung des Zellenbodens durch nicht gelöste Tonerdeablagerungen, welche sich in harte Platten verwandeln können, die einen Teil der Kathode elektrisch isolieren. Dies fördert im Metall der Zellen die Bildung sehr starker horizontaler elektrischer Ströme, die durch Wechselwirkung mit den Magnetfeldern die Metallschicht aufwölben und Instabilität an der Grenzfläche Bad-Metall bewirken.
Dagegen kommt es durch fehlende Tonerde zum Anodeneffekt, der sich in einem Produktionsverlust und einem plötzlichen Anstieg der Spannung an den Stromanschlüssen der Zelle äußert, wobei die Spannung von 4 auf 30 oder 40 Volt ansteigen kann. Dieser übermäßige Energieverbrauch bewirkt im übrigen eine Verschlechterung der Energieausbeute der Zelle, aber auch der Faradayschen Stromausbeute bedingt durch die erneute Auflösung des Aluminiums im Bad und den Temperaturanstieg des Elektrolysebads.
Die Notwendigkeit, den Gehalt an gelöster Tonerde im Elektrolyten in präzisen und relativ engen Grenzen zu halten, also Tonerde so regelmäßig wie möglich zuzugeben, führte den Fachmann dazu, automatische Verfahren zur Beschickung der Elektrolysezellen mit Tonerde und zur Regulierung des Tonerdegehalts zu entwickeln. Diese Notwendigkeit wurde obligatorisch mit dem Einsatz der sog. "sauren" Elektrolysebäder (mit hohem AlF&sub3;-Gehalt), die es ermöglichen, die Betriebstemperatur der Zeile um 10 bis 15ºC herabzusetzen (ca. 950ºC, anstatt gewöhnlich 965ºC) und somit Faradaysche Stromausbeuten von mindestens 94% zu erzielen. Es ist dann nämlich unbedingt notwendig, den Tonerdegehalt innerhalb eines sehr präzisen und sehr engen Konzentrationsbereichs (1,5% bis 3,5%) einstellen zu können angesichts des geringeren Löslichkeitsverhältnisses der Tonerde bedingt durch die neue Zusammensetzung und des Temperaturabfalls im Bad.
Da die direkte Messung des Tonerdegehalts im Bad durch Analyse von in regelmäßigen Abständen entnommenen Proben sich industriell als nicht ausreichend erwies, bedienten sich die meisten bekannten Industrieverfahren einer indirekten Bewertung der Tonerdegehalte unter Berücksichtigung eines elektrischen Parameters, der für die Tonerdekonzentration im Elektrolyten repräsentativ ist. Bei diesem Parameter handelt es sich in der Regel um die Veränderung des Widerstands R an den Stromanschlüssen der Zelle, deren Beschickung unter einer Spannung U erfolgt (inkl, einer gegenelektromotorischen Kraft e, die beispielsweise auf 1,65 V geschätzt wird), und die von einem Strom I durchflossen wird, so dass R = (U - e)/I.
Durch Eichung kann man eine Veränderungskurve von R in Abhängigkeit vom Tonerdegehalt auftragen, und durch Messung von R (in bestimmten Abständen nach allgemein bekannten Methoden) kann die Tonerdekonzentration [Al&sub2;O&sub3;] jederzeit ermittelt werden. Eben dieses Ermittlungsprinzip wird in FR 1457746 (GB 1091373) verwendet, um einen Tonerdedosierer mit einem zugehörigen Mittel zum Brechen der an der Oberfläche des Bades erstarrten Elektrolytkruste zu steuern.
Auch in US 3400062 wird eine Messung der Widerstandsveränderung im Bad mit Hilfe einer Steueranode durchgeführt, um fehlende Tonerde und eine Tendenz zum Anodeneffekt zu ermitteln und auf diese Weise auf den Takt einzuwirken, in dem die Tonerde aus einem Bunker, der mit einer Vorrichtung zum Brechen der erstarrten Elektrolytkruste versehen ist, in die Zelle eingebracht wird.
Präzise Regulierungsverfahren, die auf der Kontrolle des Tonerdegehalts zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert beruhen, waren vor kurzer Zeit Gegenstand neuer Patente, darunter US 4126525 und EP 044794 (US 4654129), wobei letzteres bereits auf den Namen der Anmelderin lautet.
Im ersten der genannten Patente liegt der einzuhaltende Bereich der Tonerdegehalte zwischen 2 und 8%. Die Zelle wird während einer vorgegebenen Zeit t1 mit Tonerde in einer Menge beschickt, die über ihrem theoretischen Verbrauch liegt, bis sich eine festgelegte Tonerdekonzentration ergibt (zum Beispiel 7%, also etwas weniger als der zulässige Höchstwert von 8%), die Beschickung wird dann für eine vorgegebene Zeit t2 auf einen Takt umgestellt, der dem theoretischen Verbrauch entspricht, und schließlich eingestellt, bis die ersten Anodeneffektsymptome auftreten. Der Beschickungszyklus wird dann in einem höheren Takt als der theoretische Verbrauch wieder aufgenommen. Nach diesem Verfahren und genauer gesagt den Ergebnissen seiner Anwendungsbeispiele kann die Tonerdekonzentration im Bad im Verlauf eines Zyklus zwischen 3 und 8% schwanken, was immer noch unzureichend ist, um den Tonerdegehalt eines sauren Bades auf so niedrige und enge Werte wie 1 bis 3 oder 4% einzustellen. Erreicht wird dies durch das auf den Namen der Anmelderin lautende Verfahren nach EP 044794 (US 4431491), das neben der Messung des Widerstands R an den Stromanschlüssen der Elektrolysezelle einen zweiten Parameter verwendet, nämlich die Steigung P = dR/dt, die repräsentativ ist für die Widerstandsänderung R, welche durch einen willkürlichen Wechsel der Tonerdeversorgung im Bad während einer vorgegebenen Zeit hervorgerufen wird. Allein die Kenntnis des Widerstands R an den Anschlussklemmen der Elektrolysezelle reicht nämlich nicht aus, um den Tonerdegehalt im Bad präzise in den Griff zu bekommen und folglich den Umfang oder die Häufigkeit der Anodeneffekte zu kontrollieren, denn der Parameter R hängt bei konstanter Badtemperatur von zwei veränderlichen Größen ab, einerseits dem Tonerdegehalt, der den spezifischen Widerstand p des Bades wiedergibt, und andererseits dem Anode-Metall-Abstand (DAM). Es muss also ein weiterer diskriminierender Parameter gefunden werden, der durch die Steigung P = dR/dt, die sog. Widerstandssteigung erhalten wird, wobei es sich dabei um den einzigen Parameter handelt, der für die Verarmung des Bades an Tonerde oder seine Anreicherung wirklich repräsentativ ist. Bei einer momentanen Unterversorgung des Bades mit Tonerde in Bezug auf den theoretischen Verbrauch wird nach einem bekannten Ablaufgesetz eine Erhöhung des spezifischen Widerstands p mit gleichzeitiger Senkung des Tonerdegehalts im Bad registriert, während sich zur gleichen Zeit der Anode- Metall-Abstand DAM, der sich viel langsamer entwickelt, praktisch nicht geändert hat.
Eben auf dieser Einstellung der zwei genannten Parameter R und dR/dt beruht das Verfahren nach EP 044794, das wie folgt zusammengefasst werden kann: ausgehend von einer Unterversorgungsphase des Bades mit Tonerde wird für eine vorgegebene Zeit T der Übergang zu einer Überversorgungsphase veranlasst, wenn der Widerstand R den oberen Grenzwert Ro + r übersteigt, wobei Ro der Sollwiderstand ist, und wenn die Widerstandssteigung P größer als die Sollsteigung Po ist.
Bleibt dagegen die Steigung P unterhalb der Sollsteigung Po als Zeichen für einen ausreichenden Tonerdegehalt im Bad, wird der Unterversorgungsbetrieb beibehalten, jedoch wenn nötig ein Senken des Anodenbalkens oder "Spannen" veranlasst, um den Anode-Metall-Abstand zu verringern und somit R wieder in den Bezugsbereich Ro ± r zu bringen.
Schließlich wird ausgehend von der Überversorgungsphase der Dauer T nach Ablauf dieser Dauer T auf einen Unterversorgungstakt übergewechselt, und wenn R unter den unteren Grenzwert Ro - r des Bezugsbereichs abfällt, wird ein Heben des Anodenbalkens oder "Entspannen" veranlasst, um den Anode- Metall-Abstand zu erhöhen und R wieder in den Bezugsbereich Ro ± r zu bringen.
Dann beginnt wieder ein neuer Zyklus.
Diese Regulierungsmethode ermöglicht es also, den Tonerdegehalt im Bad in einem engen und schwachen Konzentrationsbereich zu halten und auf diese Weise mit sauren Bädern eine Faradaysche Stromausbeute von etwa 95% zu erreichen, indem das Ausmaß (oder die Häufigkeit) der Anodeneffekte auf die Zellen, d. h. die Zahl der Anodeneffekte pro Zelle und pro Tag (AE/Zelle/Tag), die sog. "Anodeneffektrate", gleichzeitig und spürbar reduziert wird.
Bei älteren Zellengenerationen mit seitlichem Dosierungsanschluss lag die Anodeneffektrate bei mehr als 2 oder sogar 3 AE/Zelle/Tag, während diese Rate bei neueren punktdosierten Zellen zwischen 0,2 und 0,5 AE/Zelle/Tag liegt. In diesem Stadium sind der erhöhte Energieverbrauch und der Stromausbeuteverlust bedingt durch die Anodeneffekte reduziert, und bis in die letzten Jahre konnte dieses Leistungsniveau als ausreichend betrachtet werden. Neuerdings aber, mit der Entwicklung von Elektrolysezellen mit sehr hoher Stromstärke und der Suche nach immer höheren Leistungen, insbesondere auf dem Gebiet der Faradayschen Stromausbeute und der Energieausnutzung, aber auch mit der Berücksichtigung der Umweltprobleme durch die Fluorkohlenstoffverbindungen (CFx), insbesondere das Kohlenstofftetrafluorid CF&sub4;, das wegen seinem hohen Absorptionspotential der Infrarotstrahlen den Treibhauseffekt fördert, ist die Reduzierung oder sogar Unterdrückung der Anodeneffekte, die fluorkohlenstoffhaltige Gase freisetzen, zur Priorität geworden. Diesbezüglich ist anzumerken, dass der Anodeneffekt eine Erscheinung bei der Elektrolyse von Fluoridionen ist, die bei einem Mangel an Sauerstoffionen beim Kontakt mit den Anoden insbesondere aufgrund einer Verarmung an Tonerde auftritt. Anstatt nach normalem Hergang Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid zu produzieren, produziert die Zelle fluorkohlenstoffhaltige Gase, die sich wegen ihrer chemischen Trägheit und ihrer hohen Stabilität mit gewöhnlichen Mitteln nicht abfangen lassen.

AUFGABENSTELLUNG

Die Entwicklung eines Verfahrens zur präzisen Einstellung schwacher Tonerdegehalte im Elektrolysebad mit der Garantie einer hohen Faradayschen Stromausbeute (≥ 95%) und einer Anodeneffektrate kleiner als 0,05 AE/Zelle/Tag ist zum wesentlichen Zie(geworden im Hinblick auf:
- den Bau neuer Elektrolyseanlagen, in denen immer mehr Zellen mit sehr hohen Stromstärken eingesetzt werden,
- den Ausbau existierender Anlagen ohne Erhöhung oder sogar mit einer Reduzierung der fluorkohlenstoffhaltigen Gasemissionen.

GEGENSTAND DER ERFINDUNG

Das erfindungsgemäße Verfahren vermag dieses Verschmutzungsproblem zu lösen, indem die Anodeneffektrate im Durchschnitt auf 0,02 AE/Zelle/Tag herabgesetzt wird, d. h. damit deutlich unter der angestrebten Rate von 0,05 AE/Zelle/Tag und erst recht unter den Raten von 0,2 bis 0,5 AE/Zelle/Tag älterer Technik liegt, und dabei sogar die Faradaysche Stromausbeute auf mehr als 95% angehoben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet das bereits in EP 044794 (US 4431491) beschriebene Grundprinzip der Regulierung von Tonerde, bei dem 2 Einstellungsparameter zur Anwendung kommen, der Widerstand R und die Widerstandssteigung P = dR/dt, die mit Bezugswerten verglichen werden, um eine Änderung in der Versorgungsleistung mit Tonerde einzuleiten bzw. einen Befehl zur Verstellung des Anodenbalkens zu erteilen, damit der Anode-Metall-Abstand (DAM) korrigiert wird.
Dennoch unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren deutlich dahingehend von dem vorbeschriebenen Verfahren, dass bei jedem Regulierungszyklus ganz andere Arbeitsgänge durchgeführt werden, darunter insbesondere:
- die Bestimmung des Widerstands und der Steigung nach jedem Regulierungszyklus und nicht mehr nur dann, wenn der Widerstand den Sollbereich verlässt,
- das Einleiten einer Überversorgungsphase, wenn der durch die Widerstandssteigung gemessene Tonerdegehalt sehr schwach wird, und dies unabhängig von der Position des Widerstands in Bezug auf den Sollbereich,
- und schließlich die Verfeinerung der Methoden zur Bestimmung des Widerstands R und vor allem der Widerstandssteigung P, sowie die Verwendung von Hilfsparametern, die weiter unten noch näher beschrieben werden und die dem neuen Regulierungsverfahren sowohl große Genauigkeit als auch hohe Zuverlässigkeit verleihen.
Durch die genannten neuen Arbeitsgänge in jedem Zyklus, in denen diese verschiedenen Änderungen berücksichtigt werden, konnte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Anodeneffektrate aus den Verfahren älterer Technik, obwohl diese unter den effizientesten ausgewählt wurden, im Durchschnitt durch 10 dividiert und Faradaysche Stromausbeuten von systematisch mehr als 95% erreicht werden.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regulierung des Tonerdegehalts im Bad einer Elektrolysezelle zur Aluminiumherstellung durch Elektrolyse von Tonerde, die in geschmolzenem Kryolithsalz gelöst ist, bei dem eine Versorgung mit Aluminiumoxid gemäß einem Takt zur Anwendung kommt, der je nach Wert und Entwicklung des Widerstands R der Zelle, welcher aus der gemessenen elektrischen Spannungsdifferenz an den Stromanschlüssen der Zelle ermittelt wird, wechselt, mit sich abwechselnden Oxidunterversorgungsphasen, bei denen Aluminiumoxid im langsamen Takt CL (Phase 1) zugeführt wird, und Oxidüberversorgungsphasen, bei denen Aluminiumoxid im rapiden Takt CR oder ultrarapiden Takt CUR (Phase 2) zugeführt wird, im Vergleich zu einem dem durchschnittlichen theoretischen Oxidverbrauch entsprechenden Bezugstakt oder theoretischen Takt CT, gekennzeichnet durch Regulierungszyklen der Dauer T mit folgenden Arbeitsgängen in jedem Zyklus:
(A) Nach jedem Regulierungszyklus i wird der mittlere Widerstand R(i), die Entwicklungsgeschwindigkeit des Widerstands oder Widerstandssteigung P(i), die Entwicklungsgeschwindigkeit der Widerstandssteigung oder Krümmung C(i) sowie ein voraussichtlicher Wert der Widerstandssteigung zum Zeitpunkt t(i + 1) oder extrapolierte Steigung PX(i) = P(i) + C(i) x T berechnet, bei dem es sich um eine Schätzung der künftigen Widerstandssteigung P (i + 1) am Ende des Regulierungszyklus i + 1 handelt.
(B) Der Wert R(i) wird mit einem Sollwert Ro verglichen, und dementsprechend werden Befehle zur Verstellung des Anodenbalkens gegeben, d. h. Verringerung des Anode-Metall-Abstands oder Spannen, Erhöhung des Anode-Metall-Abstands oder Entspannen.
(C) Die Oxidversorgung wird in Abhängigkeit von den Werten der Steigung P(i), der Krümmung C(i) und der extrapolierten Steigung PX(i) reguliert, vorzugsweise bezogen auf die Bezugsschwellwerte Po, Co und PXo, um die Entwicklungen des Oxidgehalts vorzeitig zu kompensieren.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung erfolgt die Regulierung der Oxidversorgung im Schritt (C) unter folgenden Bedingungen:
- Ist die Oxidversorgung in der Phase 1, werden die Werte P(i), C(i) und PX(i) jeweils mit den Bezugsschwellwerten Po, Co und PXo verglichen:
- Ist P(i) < Po und PX(i) < PXo, wird die Phase 1 weitergeführt.
- Ist P(i) ≥ Po oder PX(i) ≥ PXo, wird zur Oxidversorgungsphase 2 übergegangen:
Ist C(i) Co, beginnt die Phase 2 mit einer Versorgung im ultrarapiden Takt für eine vorbestimmte oder kalkulierte Dauer, gefolgt von einer Versorgung im rapiden Takt für eine vorbestimmte oder kalkulierte Dauer, wobei die Berechnung der jeweiligen Dauer in Abhängigkeit von den am Ende des vorstehend definierten Regulationszyklus kalkulierten Werten erfolgt.
Ist C(i) < Co, geht die Oxidversorgung für eine vorbestimmte oder in Abhängigkeit von den am Ende des vorstehend definierten Regulationszyklus kalkulierten Werten berechnete Dauer direkt zum rapiden Takt über.
- Ist die Oxidversorgung in der Phase 2:
- wird die Phase 2 für die vorbestimmte oder nach Abschluss der vorangegangenen Phase 1 kalkulierte Dauer normal weitergeführt.
Bei der Entwicklung des neuen Verfahrens nach der Erfindung konnte die Anmelderin nämlich feststellen, dass sich die Anodeneffektrate auf spektakuläre Weise dadurch reduzieren lässt, dass man auf eine Versorgungsleistung im rapiden Takt übergeht, ohne abzuwarten, dass der Widerstand R den Sollbereich entsprechend der vorstehend beschriebenen älteren Technik verlassen hat, und dies, sobald die Widerstandssteigung P sehr hohe Beträge aufweist, die ein Zeichen dafür sind, dass der Tonerdegehalt im Bad sehr gering ist (1 bis 2%) und die große Gefahr besteht, dass ein Anodeneffekt auftritt. Aus der beigefügten Fig. 1, die die Änderung des Widerstands R an den Stromanschlüssen einer Elektrolysezelle in Abhängigkeit vom Oxidgehalt im Bad für unterschiedliche, größer werdende Anode-Metall-Abstände DAM&sub1; bis DAM&sub3; darstellt, geht deutlich hervor, dass bei einer Einstellung des Tonerdegehalts im Bad zwischen 1 und 3,5% die bestmöglichen Bedingungen vorliegen, um zum einen saure Elektrolysebäder mit niedrigerer Temperatur zu verwenden, die ausgezeichnete Faradaysche Stromausbeuten garantieren, und zum anderen die geringste Widerstandsveränderung zu ermitteln, da man sich im Bereich mit dem stärksten Veränderungsgefälle von R befindet, d. h. im Bereich, wo die Anfälligkeit am größten ist. Dieser doppelte Vorteil erfordert als Gegenleistung ein sehr schnelles und großes Reaktionsvermögen bei der Versorgung des Bades mit Tonerde, um der sehr großen Gefahr eines Anodeneffekts vorzubeugen, die auftritt, sobald sich der Oxidgehalt im Bad 1% nähert.
Zur Lösung dieses Problems, das durch das nächstliegende Regulierungsverfahren älterer Technik unvollständig behandelt wird, welches lediglich eine Berechnung des Steigungsbetrags vorsieht, wenn der Widerstand R einen oberen Bezugsschwellwert überschreitet, hat es sich als notwendig erwiesen, nicht nur diese Berechnung der Steigung nach jedem Regulierungszyklus durchzuführen, sondern auch die extrapolierte Steigung zu berechnen, die am Ende des nachfolgenden Zyklus zu erwarten ist, um sie mit Bezugsschwellwerten zu vergleichen und wenn nötig unverzüglich und vorzeitig eine Beschleunigung des Versorgungstaktes einzuleiten, falls der Widerstand rapide ansteigt, so wie es im Diagramm der Fig. 2 gezeigt ist.
Dieses neue Verfahren zur Regulierung des Tonerdegehalts schließt nicht den Einsatz zusätzlicher Sicherheitsverfahren aus.
So wird das Regulierungsverfahren nur dann eingeleitet, wenn die Betriebsbedingungen der Zelle normal sind (d. h. wenn die Zelle korrekt eingeregelt und stabil ist und keine störenden betrieblichen oder regelungstechnischen Arbeiten stattfinden wie Anodenwechsel, Metallabguss oder spezifische Regulierungsverfahren) und den Übergang zur Phase 1 gestatten. Sind die Betriebsbedingungen der Zelle nicht normal, wird die Oxidversorgung im theoretischen Takt CT durchgeführt oder befindet sich in der Wartephase, bis die Betriebsbedingungen in der Zelle wieder normal sind, um zur Phase 1 überzugehen. Zieht sich des weiteren die Versorgungsphase 1 im normalen Rahmen des Regulierungsverfahrens über eine vorbestimmte Dauer hinaus und überschreitet die Zahl der Entspannungsbefehle während dieser Phase 1 eine vorbestimmte Sicherheitsschwelle, so wird festgestellt, dass der Oxidgehalt im Bad zu hoch ist, und die Oxidversorgung wird dann sehr stark reduziert oder ganz unterbrochen, um das Bad von seinem Oxidüberschuss zu befreien.
Überschreitet dagegen die Zahl der Spannungsbefehle im Verlauf ein und derselben Phase 1 eine vorbestimmte Sicherheitsschwelle, wird die Versorgungsphase 2 eingeleitet, egal welche Werte für die Widerstandssteigung und die extrapolierte Steigung vorliegen.
Überschreitet schließlich die Krümmung C(i) eine vorbestimmte Sicherheitsschwelle, wird die Oxidversorgungsphase 2 eingeleitet, egal welche Werte für die Widerstandssteigung P(i) und die extrapolierte Steigung PX(i) vorliegen.
Darüber hinaus wurden im Hinblick auf die Bestimmung der Einstellungsparameter, die in dem neuen Regulierungsverfahren zur Anwendung kommen,
- Änderungen an den Berechnungsmethoden der bekannten Parameter R und P vorgenommen, um die Genauigkeit zu erhöhen,
- zusätzliche neue Parameter verwendet, um auch die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
So wird für die Berechnung des Widerstands R(i) nach jedem Regulierungszyklus i der Dauer T (10 Sekunden bis 15 Minuten), zu dessen Beginn die eventuellen Einstellungsbefehle erteilt werden, die den Widerstandsbetrag ändern, der Regulierungszyklus i in n Elementarzyklen der Dauer t (1 Sekunde bis 15 Minuten) geteilt, die a ersten Elementarzyklen, in deren Verlauf der Widerstandsbetrag durch die Einstellung des Anodenbalkens geändert wird, werden eliminiert und der Mittelwert R(i) der n-a letzten Elementarzyklen (a < n) wird berechnet.
In diesem Fall wird nach jedem Elementarzyklus k der Dauer t auch der mittlere Widerstand r(k) des jeweiligen Elementarzyklus berechnet. Diese Werte r(k) werden während der gesamten Versorgungsphase 1 für die Berechnung der Steigung P(i) abgespeichert, wobei die N letzten Werte (N ist eine vorbestimmte Zahl) aufbewahrt werden.
Die Widerstandssteigung P(i), die extrapolierte Steigung PX(i) und die Krümmung C(i), die nach jedem Regulierungszyklus i der Dauer T bestimmt werden, werden nämlich aus der chronologischen Entwicklung der mittleren Widerstände r(k) der seit Beginn der Unterversorgungsphase 1 abgespeicherten Elementarzyklen innerhalb der Grenzen der N letzten Werte berechnet, und zwar mit Hilfe einer beliebigen Rechenmethode, bei der eine Glättung der unaufbereiteten Daten r(k) vorgenommen wird und die durch die Regelungsbefehle des Anodenbalkens bedingten Widerstandsveränderungen eliminiert werden.
Vorzugsweise besteht die verwendete Methode zur Berechnung der Widerstandssteigung P(i) in einer linearen Regression an den momentanen Widerstandsänderungen oder Steigungen dr(k) = r(k) - r(k - 1), die nach jedem Elementarzyklus k der Dauer t und nach Eliminierung der Elementarzyklen, in deren Verlauf Befehle zum Verstellen des Anodenbalkens gegeben wurden, ermittelt wird. Diese lineare Regression an den momentanen Steigungen dr(k) 1 entspricht einer parabolischen Regression an den Widerständen r(k) nach Eliminierung der durch die Regelungsbefehle des Anodenbalkens bedingten Widerstandsänderungen.
Dabei ist anzumerken, dass der Widerstand in Form einer Kurve und nicht in Form einer Geraden verläuft. Die Steigung gemäß EP 044794 wird jedoch direkt durch lineare Regression an den in regelmäßigem Abstand gemessenen Widerstandswerten bestimmt. Wie im Diagramm der Fig. 3 gezeigt, führt dies zwangsläufig dazu, dass der wirkliche Betrag der Steigung unterschätzt wird. Außerdem nimmt dieser implizite Schätzungsfehler um so mehr an Bedeutung zu, je größer die Krümmung des Verlaufs von R ist, d. h. je rapider der Widerstand ansteigt. Wenn der Widerstand gemäß EP 044794 den oberen Bezugsschwellwert Ro + r des Regulierungsbereichs überschreitet, kann diese Änderung ganz einfach dazu führen, dass ein Befehl zum Spannen des Anodenbalkens erteilt wird und die Versorgung weiter im langsamen Takt erfolgt, obwohl die tatsächliche Steigung P(i) in Wirklichkeit größer ist als die Bezugssteigung Po und ein Anodeneffekt dann in Kürze zu erwarten ist.
Die neue Methode zur Berechnung der Steigung, die bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt, beruht auf dem Prinzip einer parabolischen Regression, die eine weitaus bessere Bestimmung der tatsächlichen Widerstandsanstiegskurve gestattet als eine herkömmliche lineare Regression, so wie es im Diagramm der Fig. 3 dargestellt ist. Auch wenn die Anmelderin in Anbetracht des Aufwands und der Rechenmittel, die aus dem Rahmen der Erfindung fallen, nicht genau diese Art der Regression für die Berechnung der Steigung eingesetzt hat, verwendet sie dennoch eine mit einer parabolischen Regression verwandte. Methode, die darin besteht, eine lineare Regressionsgerade an den momentanen Steigungen zu ermitteln, wobei der Betrag der Widerstandssteigung P(i) zum Zeitpunkt t(i) durch die Ordinate der linearen Regressionsgeraden an den momentanen Steigungen gegeben ist.
Diese neue Methode zur Berechnung der Steigung liefert darüber hinaus zusätzliche neue Informationen, die als Einstellungshilfsparameter für eine optimierte Regulierung des Tonerdegehalts verwendet werden.
Die Kenntnis der linearen Regressionsgeraden an den momentanen Steigungen ermöglicht es, den Wert der Widerstandssteigung für den Zyklus i + 1 oder extrapolierte Steigung PX(i) vorauszusehen, der durch die Ordinate der extrapolierten Regressionsgeraden zum Zeitpunkt t(i + 1) = t(i) + T gegeben ist. Dieser extrapolierte Steigungswert PX(i) wird dazu verwendet, einen schnellen Anstieg des Widerstands frühzeitig zu erkennen und einen Übergang zur Versorgungsphase im rapiden Takt CR zu entscheiden, sobald diese extrapolierte Steigung PX(i) größer wird als eine extrapolierte Bezugssteigung PXo, so dass PX(i) ≥ PXo ≥ Po.
Sehr vorteilhaft ist es auch, wenn ein weiterer Hilfsparameter verwendet wird, nämlich die Krümmung C(i), d. h. die Entwicklungsgeschwindigkeit der Widerstandssteigung P(i), die durch die Steigung der linearen Regressionsgeraden an den momentanen Steigungen gegeben ist, um die Überversorgung nach dem Prinzip, dass eine starke Krümmung einen plötzlichen Widerstandsanstieg anzeigt, einzuleiten und entsprechend anzupassen. So löst das Überschreiten des Bezugswertes Co eine Versorgungsleistung im sog. ultrarapiden Takt "CUR" aus. Für eine geringere Krümmung als Co wird die Versorgung im rapiden Takt CR, die durch die Parameter P(i) und PX(i) gesteuert wird, als ausreichend beurteilt, um R(i) herabzusetzen und einen Anodeneffekt zu vermeiden.
Zu beachten ist, dass die Bezugsschwellwerte Po, PXo und Co unterschiedliche vorbestimmte oder je nach den Betriebsbedingungen der Zelle (z. B. Säuregrad des Bades, Temperatur, Widerstand) kalkulierte Werte annehmen kann.
Zur Information beträgt bei einer mit 400 000 Ampere (400 kA) betriebenen Zelle der Wert der Bezugssteigung Po 10 bis 150 pΩ/s, der der extrapolierten Bezugssteigung PXo 10 bis 200 pΩ/s und der der Bezugskrümmung Co 0,010 bis 0,200 pΩ/s².
Diese Betriebsdaten, die für eine Zelle mit der Stromstärke 400 kA gelten, sind problemlos auf Zellen mit niedrigerer Stromstärke übertragbar, wobei die vorhergehenden Werte für den Widerstand R, die Steigung P und die Krümmung C in Werten bezogen auf die Stromstärke I' < I in diesen Zellen so definiert werden können, dass:
R' = R · 400/I'
P' = P · 400/I'
C' = C · 400/I'.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird ihre Ausführung nachstehend im einzelnen beschrieben.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde mehrere Monate lang auf Prototyp- Elektrolysezellen mit vorgebrannten Anoden bei 400 000 Ampere unter folgenden Bedingungen durchgeführt:
Die Tonerde wird nach und nach in Portionen konstanter Masse durch mehrere Einfüllöffnungen, die durch einen Krustenbrecher permanent offen gehalten werden, direkt in das schmelzflüssige Elektrolysebad eingebracht. Dazu wird vorteilhaft eine Vorrichtung zur punktförmigen Beschickung der Elektrolysezellen mit Tonerde verwendet, so wie sie in EP 044794 (= US 4431491) oder auch im auf den Namen der Anmelderin lautenden Dokument FR 2527647 (= US 4437964) beschrieben ist.
Der Widerstand R wird alle Zehntelsekunden aus den Messungen der Stromstärke I und der Spannung U an den Stromanschlüssen der Zelle nach folgender üblicher Beziehung bestimmt:
Rohm = Uvoltt - 1,65/I Ampere
Mit einem Integrator lassen sich alle 10 Sekunden die Mittelwerte der Widerstände r(k) oder momentanen Widerstände r(k) innerhalb eines Regulierungszyklus 1 der Dauer T = 3 Minuten errechnen, und gegebenenfalls nach Eliminierung der ersten Werte des Regulierungszyklus, die dem Zeitraum der Befehle zur Regelung des Anodenbalkens, die den Widerstandsbetrag verändern, entsprechen, werden der mittlere Widerstand R(k) des Zyklus und die mittleren Steigungen dr(k) = r(k) - r(k - 1) für die restliche Dauer des Zyklus ermittelt und durch lineare Regression an den seit Beginn der Phase 1 abgespeicherten Werten dr(k) innerhalb der Grenzen der N = 360 letzten Werte die Steigung P, die extrapolierte Steigung PX und die Krümmung C = dP/dt bestimmt. Nach Vergleich der so bestimmten Werte P, PX und C mit den jeweiligen Bezugswerten werden geeignete Befehle über die Kontroll- und Steuerungskette an den Oxiddosierer ausgegeben.
Diese Bezugswerte sind im vorliegenden Fall die folgenden:
Po = 66 pΩ/s
PXo = 110 pΩ/s
Co = 0,065 pΩ/s²
Der durchschnittliche Verbrauch an Tonerde pro Stunde beträgt bei einer 400000 Ampere-Zelle etwa 230 kg Al&sub2;O&sub3;/Stunde, was dem Bezugstakt oder theoretischen Versorgungstakt CT entspricht. In Bezug auf diesen theoretischen Takt wird beispielsweise wie folgt definiert:
CL langsamer Takt = CT - 25%, d. h. 173 kg Al&sub2;O&sub3;/Stunde werden in der Versorgungsphase 1 verwendet.
CR rapider Takt = CT + 25%, d. h. 288 kg Al&sub2;O&sub3;/Stunde
CUR ultrarapider Takt = 4 CT, d. h. 920 kg Al&sub2;O&sub3;/Stunde werden in der Versorgungsphase 2 verwendet.
Da die Zelle unter normalen Betriebsbedingungen gefahren wird und die Versorgung in der Phase 1 ist, läuft ein typischer Arbeitsgang zur Regulierung des Oxidgehalts wie folgt ab:
a) Nach Abschluss des Zyklus i mit der Dauer T = 3 Minuten wurden folgende Werte gefunden:
R(i) = 5,924 uΩ
P(i) = 26 pΩ/s
PX(i) = 31 pΩ/s
C(i) = 0,028 pΩ/s²
Die Versorgungsphase 1 wird fortgesetzt.
b) Da die Werte von P (i + 1) und PX(i + 1) nach Abschluss des Zyklus i + 1 unter den Bezugsschwellwerten Po = 65 pΩ/s und PXo = 110 pΩ/s bleiben, wird die Versorgungsphase 1 fortgesetzt.
c) Nach Abschluss des Zyklus i + 2 wurden folgende Werte gefunden:
R(i + 2) = 5,936 uΩ
P(i + 2) = 71 pΩ/s
PX(i + 2) = 75 pΩ/s
C(i + 2) = 0,022 pΩ/s²
wodurch der Übergang zur Versorgungsphase 2 im rapiden Takt CR für eine Dauer von 12 Minuten ausgelöst wird (die Dauer ist proportional zur Steigung am Ende des jeweiligen Zyklus nach folgender experimentell definierter Beziehung berechnet: Dauer in Minuten = 0,083 · P(i) + 6, nach oben abgerundet, d. h. im vorliegenden Fall: 0,083 · 71 + 6 12 Minuten).
d) Die Versorgungsphase 2 wird bis zum Beginn des Zyklus i + 7 fortgesetzt, wo dann wieder zur Versorgungsphase 1 übergegangen wird.
e) Nach Abschluss des Zyklus i + 7 wurden folgende Werte gefunden:
R(i + 7) = 5,898 pΩ
P(i + 7) = 7 pΩ/s
PX(i + 7) = 10 pΩ/s
C(i + 7) = 0,017 pΩ/s²
Die Versorgungsphase 1 wird fortgesetzt.
f) Nach Abschluss der Zyklen i + 8 und i + 9 bleiben die Werte der Steigungen P(i + 8) und P(i + 9) und der extrapolierten Steigungen PX(i + 8) und PX(i + 9) unter ihren jeweiligen Bezugsschwellwerten Po und PXo; die Versorgungsphase 1 wird fortgesetzt.
g) Nach Abschluss des Zyklus i + 10 wurden folgende Werte gefunden:
R(i + 10) = 5,917 uΩ
P(i + 10) = 108 pΩ/s
PX(i + 10) = 120 pΩ/s
C(i + 10) = 0,067 pΩ/s²
Die Versorgungsphase 2 wird eingeleitet, wobei die Versorgung zunächst im ultrarapiden Takt für eine vorbestimmte Dauer von 2 Minuten erfolgt (die Versorgungsdauer im ultrarapiden Takt CUR ist auf 1 bis 5 Minuten festgelegt, um ein schnelles Nachfüllen des Bades mit Tonerde ohne Gefahr von Sättigung und nachfolgender Verunreinigung der Zelle sicherzustellen). Nach 2 Minuten wechselt die Versorgungsphase 2 auf rapiden Takt über, und zwar für eine kalkulierte Dauer von 15 Minuten [0,083 · P(i + 10) + 6, nach oben abgerundet].
h) Nach (2 + 15) = 17 Minuten, d. h. während des Zyklus i + 16, wird wieder auf die Versorgungsphase 1 übergewechselt.
i) Nach Abschluss des Zyklus i + 16 bleiben die Werte von P(i + 16) und PX(i + 16) unter den Bezugsschwellwerten Po und PXo, die 1 Versorgungsphase 1 und im weiteren Sinne die Regulierung des Tonerdegehalts im Elektrolyten wird nach den vorstehend definierten Regeln fortgesetzt.
Angesichts dieser Angaben zur Durchführung des Verfahrens und nach mehr als 6 Monaten Einsatz in Prototypzellen von 400 000 Ampere, in denen ein Elektrolyt aus Kryolith mit 12% überschüssigem AlF&sub3;, also mit hohem Säuregehalt, mit einer Temperatur von 950ºC verwendet wird, war der Tonerdegehalt permanent auf Werte zwischen 1,5% und 3,5% eingeregelt, mit einem mittleren Wert von 2,1%.
Dabei betrug die durchschnitliche Faradaysche Stromausbeute 95,6% und die Anodeneffektrate 0,018 AE/Zelle/Tag.

Claims

1. Verfahren zur Regulierung des Tonerdegehalts im Bad einer Elektrolysezelle zur Aluminiumherstellung durch Elektrolyse von Tonerde, die in geschmolzenem Kryolithsalz gelöst ist, bei dem eine Versorgung mit Aluminiumoxid gemäß einem Takt zur Anwendung kommt, der je nach Wert und Entwicklung des Widerstands R der Zelle, welcher aus der gemessenen elektrischen Spannungsdifferenz an den Stromanschlüssen der Zelle ermittelt wird, wechselt, mit sich abwechselnden Oxidunterversorgungsphasen, bei denen Aluminiumoxid im langsamen Takt CL (Phase 1) eingebracht wird, und Oxidüberversorgungsphasen, bei denen Aluminiumoxid im rapiden Takt CR oder ultrarapiden Takt CUR (Phase 2) eingebracht wird, im Vergleich zu einem dem durchschnittlichen theoretischen Oxidverbrauch entsprechenden Bezugstakt oder theoretischen Takt CT, gekennzeichnet durch Regulierungszyklen der Dauer T mit folgenden Arbeitsgängen in jedem Zyklus:

(A) Nach jedem Regulierungszyklus i werden der mittlere Widerstand R(i), die Entwicklungsgeschwindigkeit des Widerstands oder Widerstandssteigung P(i), die Entwicklungsgeschwindigkeit der Widerstandssteigung oder Krümmung C(i) sowie ein voraussichtlicher Wert der Widerstandssteigung zum Zeitpunkt t(i + 1) oder extrapolierte Steigung PX(i) = P(i) + C(i) · T, bei dem es sich um eine Schätzung der künftigen Widerstandssteigung P(i + 1) am Ende des Regulierungszyklus i + 1 handelt, berechnet.

(B) Der Wert R(i) wird mit einem Sollwert Ro verglichen, und dementsprechend werden Befehle zur Verstellung des Anodenbalkens gegeben, d. h. Verringerung des Anode-Metall-Abstands oder Senken, Erhöhung des Anode-Metall-Abstands oder Heben.

(C) Die Oxidversorgung wird in Abhängigkeit von den Werten der Steigung P(i), der Krümmung C(i) und der extrapolierten Steigung PX(i) reguliert, um die Entwicklungen des Oxidgehalts vorzeitig zu kompensieren.

2. Regulierungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidversorgung im Schritt (C) in Abhängigkeit von den Werten der Steigung P(i), der Krümmung C(i) und der extrapolierten Steigung PX(i) bezogen auf Bezugsschwellwerte Po, Co und PXo reguliert wird.

3. Regulierungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidversorgung im Schritt (C) unter folgenden Bedingungen reguliert wird:

- Ist die Oxidversorgung in der Phase 1, werden die Werte P(i), C(i) und PX(i) jeweils mit den Bezugsschwellwerten Po, Co und PXo verglichen:

- Ist P(i) < Po und PX(i) < PXo, wird die Phase 1 weitergeführt.

- Ist P(i) ≥ Po oder PX(i) ≥ PXo, wird zur Oxidversorgungsphase 2 übergegangen:

- Ist C(i) ≥ Co, beginnt die Phase 2 mit einer Versorgung im ultrarapiden Takt für eine vorbestimmte oder kalkulierte Dauer, gefolgt von einer Versorgung im rapiden Takt für eine vorbestimmte oder kalkulierte Dauer, wobei die Dauer in Abhängigkeit von den Werten am Ende des vorstehend definierten Regulationszyklus kalkuliert wird.

- Ist C(i) < Co, geht die Oxidversorgung für eine vorbestimmte oder in Abhängigkeit von den Werten am Ende des vorstehend definierten Regulationszyklus kalkulierte Dauer direkt zum rapiden Takt über.

- Ist die Oxidversorgung in der Phase 2:

- wird die Phase 2 für die vorbestimmte oder nach Abschluss der, vorangegangenen Phase 1 kalkulierte Dauer normal weitergeführt.

4. Regulierungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Regulierungsprogramm nur dann genehmigt wird, wenn die Betriebsbedingungen der Zelle normal sind, d. h. wenn die Zelle korrekt eingeregelt und stabil ist und keine störenden betrieblichen oder regelungstechnischen Arbeiten stattfinden wie Anodenwechsel, Metallabguss oder spezifische Regulierungsverfahren, und wenn das 1 Regulierungsprogramm mit der Oxidunterversorgungsphase 1 beginnt.

5. Regulierungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle am Ende der Oxidversorgungsphase 2 wieder zur Phase 1 übergeht, wenn die Betriebsbedingungen der Zelle normal sind.

6. Regulierungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidversorgung am Ende der Phase 2 zu einem theoretischen Takt oder einer Wartephase übergeht, wenn die Betriebsbedingungen der Zelle nicht normal sind, und wieder zur Phase 1 übergeht, sobald die Betriebsbedingungen wieder normal geworden sind.

7. Regulierungsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Dauer einer Phase 1 eine vorbestimmte Dauer überschreitet und wenn die Zahl der Senkbefehle im Verlauf dieser Phase 1 eine vorbestimmte Sicherheitsschwelle überschreitet, festgestellt wird, dass der Oxidgehalt im Bad zu hoch ist und die Oxidversorgung dann stark reduziert oder ganz unterbrochen wird, um das Bad von seinem Oxidüberschuss zu befreien.

8. Regulierungsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Zahl der Hebebefehle im Verlauf einer selben Phase 1 eine vorbestimmte Sicherheitsschwelle überschreitet, die Oxidversorgungsphase 2 eingeleitet wird, egal welche Werte für die Widerstandssteigung und die extrapolierte Steigung vorliegen.

9. Regulierungsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Krümmung eine vorbestimmte Sicherheitsschwelle überschreitet, die Oxidversorgungsphase 2 eingeleitet wird, egal welche Werte für die Widerstandssteigung und die extrapolierte Steigung vorliegen.

10. Regulierungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Regulierungszyklus i mit einer Dauer T von 10 Sekunden bis 15 Minuten in n Elementarzyklen k mit einer Dauer t von 1 Sekunde bis 15 Minuten geteilt wird.

11. Regulierungsverfahren nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der am Ende jedes Regulierungszyklus der Dauer T berechnete Widerstand R(i) der Mittelwert des Widerstands an den n-a letzten Elementarzyklen des Regulationszyklus ist, d. h. man eliminiert die a ersten Elementarzyklen des Regulationszyklus, in deren Verlauf die Regulierung Befehle zum Verstellen des Anodenbalkens geben kann, die das Widerstandsniveau verändern.

12. Regulierungsverfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende jedes Elementarzyklus k der Dauer t der mittlere Widerstand r(k) des Elementarzyklus berechnet wird und dass die aufeinanderfolgenden Werte r(k) abgespeichert werden.

13. Regulierungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte r(k) während der Phase 1 abgespeichert werden, wobei man sich auf die N letzten Werte beschränkt.

14. Regulierungsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandssteigung P(i), die extrapolierte Steigung PX(i) und die Krümmung C(i), die am Ende jedes Regulierungszyklus i der Dauer T bestimmt werden, aus der chronologischen Entwicklung der mittleren Widerstände r(k) der Elementarzyklen mit Hilfe einer beliebigen Methode berechnet werden, bei der eine Glättung der unaufbereiteten Daten r(k) vorgenommen wird und die durch die Regelungsbefehle des Anodenbalkens bedingten Widerstandsschwankungen eliminiert werden.

15. Regulierungsverfahren nach Anspruch 1 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Widerstandssteigung P(i) und der Hilfsparameter PX(i) und C(i) durch parabolische Regression an den Widerständen oder durch lineare Regression an den Widerstandsschwankungen oder durch eine beliebige andere Methode erfolgt, die einer nicht linearen Regression an den Widerständen entspricht.

16. Regulierungsverfahren nach Anspruch 1, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Methode zur Berechnung der Widerstandssteigung P(i) und der Hilfsparameter in einer linearen Regression an den momentanen Steigungen dr(k) = r(k) - r(k - 1) besteht, nach Eliminierung der Zyklen, in deren Verlauf Befehle zum Verstellen des Anodenbalkens gegeben wurden.

17. Regulierungsverfahren nach Anspruch 1 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Widerstandssteigung P(i) durch die Ordinate 7 der linearen Regressiongeraden an den momentanen Steigungen zum Zeitpunkt t(i) gegeben ist.

18. Regulierungsverfahren nach Anspruch 1 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der voraussichtliche Wert der Widerstandssteigung für den Zyklus i + 1 oder extrapolierte Steigung PX(i) durch die Ordinate der extrapolierten Regressionsgeraden zum Zeitpunkt t(i + 1) = t(i) + T gegeben ist.

19. Regulierungsverfahren nach Anspruch 1 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Krümmung C(i) durch die Steigung der linearen Regressionsgeraden an den momentanen Steigungen gegeben ist.

20. Regulierungsverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsschwellwerte Po, PXo und Co unterschiedliche vorbestimmte oder je nach den Betriebsbedingungen der Zelle kalkulierte Werte annehmen können.

21. Regulierungsverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer 400 kA-Zelle die Bezugssteigung Po auf 10 bis 150 pΩ/s, die extrapolierte Bezugssteigung PXo auf 10 bis 200 pΩ/s und die Bezugskrümmung Co auf 0,010 bis 0,200 pΩ/s² festgelegt ist.

22. Regulierungsverfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdaten Widerstand R, Widerstandssteigung P, extrapolierte Steigung PX und Krümmung C, die für eine Zelle mit der Stromstärke I = 400 kA gelten, auf Zellen mit niedrigerer oder höherer Stromstärke übertragbar sind, so dass:

R' = R · 400/l'

P' = P · 400/l'

PX' = PX · 400/l'

C' = C · 400/l'.