HU187339B - Process and apparatus for correct filling and controlling correct doses of alumina for electrolyzing furnace of hot process, and process for producing aluminium - Google Patents
Process and apparatus for correct filling and controlling correct doses of alumina for electrolyzing furnace of hot process, and process for producing aluminium Download PDFInfo
- Publication number
- HU187339B HU187339B HU812155A HU215581A HU187339B HU 187339 B HU187339 B HU 187339B HU 812155 A HU812155 A HU 812155A HU 215581 A HU215581 A HU 215581A HU 187339 B HU187339 B HU 187339B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- internal resistance
- alumina
- addition
- furnace
- rate
- Prior art date
Links
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
-
- 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
- C25C3/14—Devices for feeding or crust breaking
-
- 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)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
- Insulators (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Liquid Crystal Substances (AREA)
- Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
- Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)
- Duct Arrangements (AREA)
- Paper (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Description
A találmány tárgya eljárás és berendezés alumínium-oxid beadagolásának és mennyiségének pontos szabályozására forró alumíniumgyártó elektrolizáló kemencénél. A találmány szerinti eljárásban olvasztott kriolit bázisú fürdőt készítünk, ebben aluminium-oxidot oldunk, a fürdő felső részét megszilárdult kéregként tartjuk fenn, és fémet tartalmazó, katódrendszerrel és anódrendszerrel ellátott elektrolizáló kemence belső ellenállását mérjük, az aluminium-oxidot a megszilárdult kérgen át legalább egy ponton közvetlenül az olvasztott kriolit bázisú fürdőbe adagoljuk és a beadagolást meghatározott azonos időtartamokon át a mért belső ellenállástól függően lassúbb, majd gyorsabb ütemmel végezzük, mint az elektrolizáló kemence fogyasztásának megfelelő ütem, továbbá az alumínium-oxidot lényegében azonos tömegű adagokban adagoljuk be és a beadagolást meghatározott, szükség szerint változó nagyságú időközökben végezzük. A javasolt eljárást és berendezést alumínium elektrolitikus előállítása során lehet alkalmazni, amikor is olvasztott kriolit alapú fürdőt készítünk, ebben aluminium-oxidot oldunk és villamos árammal az alumíniumot előállítjuk. A találmány szerinti eljárás és berendezés segítségével az alumínium-oxid részaránya valamint beadagolásának üteme a forró elektrolizáló kemencében pontosan ellenőrizhető és lehetővé válik az ún. Hall-Héroultfolyamat szerint az alumínium hatékony előállítása.
Az utóbbi években az alumíniumgyártás technológiai fejlődésének egyik jellegzetes eleme az elektrolizáló kemencék munkafolyamatainak egyre szélesebb körű automatizálása. Az automatizálás révén az alumíniumgyártás energiamérlege, szabályozása kedvezőbbé válik, a szükséges élőmunka nagysága csökken, és csökkenthető a fluort tartalmazó anyagok környezetszennyező hatása.
Alumínium előállítására széles körben elterjedt eljárások lényege az, hogy elektrolizáló kemencében olvasztott kriolitból fürdőt készítenek, ebben aluminium-oxidot oldanak és az oldatot elektrolizálják. Az elektrolizáló kemence működésének egyik fontos befolyásoló tényezője az alumíniumoxid beadagolásának sebessége. Ha az oldatban az alumínium-oxid nem megfelelő mennyiségben van jelen, kedvezőtlen jelenségekkel kell számolni. Hiánya az ún. „anódhatást” hozza létre, amikor is a kemence végpontjain a feszültség hirtelen megnövekszik, például 4 V-ról akár 30.. .40 értéket is elér. A feszültség hirtelen ugrása mind a berendezésekre, mind a technológiai folyamatokra kedvezőtlen hatással van.
Ha az alumínium-oxid mennyisége túllép egy meghatározott értéket, akkor fennáll annak veszélye, hogy feleslege az elektrolizáló kemence alján kicsapódik és olyan kemény bevonattá alakul át, amely villamosán szigetelheti a katód egy részét. Ennek következményeként az elektrolizáló kemencében lévő fémben igen nagy erősségű vízszintes áramok indukálódnak. Az áramok és az általuk keltett mágneses tér hatására a fém rétege’sen kiválik a fürdőből, a fürdő-fém határfelületén instabili- s /bőrösen -ok es-s 'z' okoz akkor, ha szükség van az elektrolizáló kemence üzemeltetési hőmérsékletének csökkentésére, hiszen ez igen kívánatos a Faraday-hatékonyság szempontjából, amikor igen „savas” (nagy alumínium-fluorid tartalommal jellemzett), vagy olyan fürdőket alkalmaznak amelyek különböző adalékanyagokat, mint például lítium- vagy magnéziumsókat, különösen kloridokat tartalmaznak. Ezek a fürdők a többi típushoz képest jelentősen csökkent mennyiségű aluminium-oxidot képesek feloldani és azt is csak kis oldást sebességgel. Felhasználásuk során nagyon pontosan ellenőrizni kell az alumínium-oxid részarányát, azt viszonylag alacsony szinten és viszonylag szűk értéktartományban kell tartani.
Az elektrolizáló kemencékben levő fürdő alumínium-oxid koncentrációja úgy is mérhető, hogy az elektrolitból időnként mintát vesznek és azt vizsgálják; ez a módszer azonban időbeli késéseket okoz. Ennek elkerülésére régóta használnak olyan eljárásokat, amelyek lényege, hogy az alumíniumoxid tartalom mérésére az elektrolizáló kemencét kitöltő anyag valamelyik villamos paraméterét mérik. A paraméter értékének változása alapján az elektrolitban levő alumínium-oxid mennyiségére lehet következtetni.
Ilyen paraméternek tekintik általában a belső ellenállás vagy pontosabban a látszólagos belső ellenállás változását, amelyet az képlet határoz meg, ahol e az elektrolizáló kemence elektromotoros erejétől függő mennyiség, mégpedig általában 1,65 V értékűnek tekintett feszültség, U az elektrolizáló kemence csatlakozási pontjain mért feszültség, míg I az elektrolizáló kemencén átfolyó áram erőssége.
Mérések sorozatával meg lehet állapítani azokat a függvényeket, amelyek az R ellenállás változását az alumínium-oxidtartalom függvényében jellemzik. Az R értékét egy adott frekvencián például a jól ismert eljárások segítségével mérve lehetővé válik a koncentráció értékének pontos meghatározása, tehát az alumínium-oxid részarányának követése.
Több év óta ismertek azok a próbálkozások, hogy az aluminium-oxidot az elektrolizáló kemencébe bizonyos meghatározott sebességgel vagy időközönként adagolják be, mivel ily módon az alumínium-oxid koncentrációja egy meghatározott időtartamon belül viszonylag állandó szinten tartható.
' Az alumínium-oxid automatikus beadagolására épülő olyan eljárások, amelyek szerint a szabályozást többé vagy kevésbé pontosan az alumíniumoxidnak a fürdőbeni koncentrációja alapján végzik, több szabadalmi leírásból is megismerhetők. Az 1 457 746 (Reynolds névre lajstromozott) francia szabadalmi leírás például javasolja, hogy az elektrolizáló kemence belső ellenállásának mérését, és az ellenállásváltozás felhasználását olyan paraméterként, amely az alumínium-oxid koncentrációjának szintjét jellemzi. Ezen kívül az alumíniumoxid bevezetésére olyan elosztófejet ismertet. amely az elektrolit lelett kialakult kemény kéregben ny készítésére alkalmas eszközzel van ellútv.t.
187 339
506 463 (a V. A. W. cégre lajstromozott) francia szabadalmi leírás olyan eljárást mutat be, amelynek alapja időmérés: az alumínium-oxid bevezetésének megszüntetése és az anódhatás létrejötte közötti időtartamot követik. A 3 400 062 számú (az ALCOA cégre lajstromozott) észak-amerikai egyesült államokbeli szabadalom leírása „pilótanód” használatát javasolja, amivel az anódhatást kísérő feszültségnövekedés megfelelő módon előre tartással történő érzékelését kívánják biztosítani. Ugyanebből a leírásból az alumínium-oxid beadagolására olyan ejtőkészülék ismerhető meg, amely az elektrolit feletti megszilárdult kéregben szükség szerinti előretartással nyílást képes készíteni.
A 3 681 229 számú (ugyancsak az ALCOA cégre lajstromozott) észak-amerikai egyesült államokbeli szabadalom leírása részletesen ismertet olyan eszközt, amelyekkel az alumínium-oxid beadagolása biztonságosan elvégezhető.
Az 52-28417/77 szám alatt közrebocsátott japán szabadalmi bejelentés (bejelentő: SHOWA DENKO), valamint a 4 126 525 számú (a MITSUBISHI cégre lajstromozott) észak-amerikai egyesült államokbeli szabadalomhoz tartozó leírás olyan szabályozási eljárásokat ismertet, amelyek alapja az alumínium-oxid szintjének folyamatos mérése.
Az említett japán közrebocsátási irat leírása kimondja, hogy az alumínium-oxid koncentrációszintjét 2 és 8% között kell tartani. A javasolt eljárás szerint egy meghatározott T időtartamon belül az elektrolizáló kemence sarkain a feszültség Δ V változását mérik, ezt a változást egy előre meghatározott értékkel összehasonlítják és az alumínium-oxid beadagolási ütemét úgy módosítják, hogy a feszültségváltozás és az időtartam A V/T aránya egy meghatározott értékhez közeledjen. A javasolt eljárás hátránya, hogy érzékenysége jelentős mértékben változik az alumínium-oxid részarányával, és az érzékenység éppen ott minimális, ahol a javasolt eljárás szerint az alumínium-oxid mennyisége a leginkább várható, tehát 3 és 5% között (lásd a leírás 84. oldalának táblázatát).
Az említett 4 126 525 ljsz. USA szabadalmi leírás szerint az alumínium-oxid tartalom szintén 2 és 8% között változhat, de előnyösen a 4.. .6% tartományt öleli föl. Az elektrolizáló kádba adott t, hosszúságú időtartamon keresztül olyan mennyiségű alumínium-oxidot adagolnak be, amely mennyiség nagyobb, mint az elméletileg számított fogyasztás, és így egy meghatározott koncentrációértéket (például az alumínium-oxid 7„-os szintjét) kapják. A meghatározott koncentráeióérték elérése után adott másik, t2 hosszúságú időtartam alatt a beadagolást az elméleti fogyasztási szintnek megfelelő értékre lecsökkentik, majd a beadagolást megszüntetik, amikor az anódhatás első jeleit észlelni kezdik. A beadagolási ciklust az anódhatás megszűnését követően szükség szerint újból az elméleti fogyasztásnál magasabb szinten kezdik meg.
Ebben a folyamatban, mint azt a szabadalmi leírás ismerteti, az alumínium-oxid koncentrációja
4,9 és 8°,, (a leírás 1. példája), vagy 4,0 és 7% (a leírás 2. példája) határértékek között változik.
Az idézett leírások olyan eljárásokat ismertetnek, amelyek pontossága kicsi, és amelyek nem képesek megbízhatóan megoldani a legfontosabb problémát, mégpedig az alumínium-oxid mennyiségének pontos szabályozását a megadott és adott esetben viszonylag szűk határok között.
A jelen találmány célja olyan eljárás és berendezés kidolgozása, amellyel az ismert eljárások hiányosságai megszüntethetek, és az alumínium-oxid beadagolásának szabályozása igen pontosan elvégezhető.
A találmány alapját három felismerés jelenti:
a) az alumínium-oxid koncentrációját a fürdőben alacsony szinten, 1 és 3,5 s°/0 között kell tartani,
b) az alumínium-oxid beadagolása során a belső ellenállás változásának meredekségét kell követni és ennek alapján változtatni a beadagolás sebességét
c) az anód és a katód, pontosabban az anódrendszer és a fürdőben levő fém közötti távolság szabályozásával kell kombinálni az alumíniumoxid beadagolási sebességének változtatását.
A találmány feladata a felismerés hasznosításával olyan eljárás és berendezés kidolgozása, amelylyel az alumíniumgyártás automatizálása az ismertekhez viszonyítva nagyobb megbízhatósággal, jobb hatásfokkal biztosítható.
A kitűzött cél elérésére eljárást dolgoztunk ki, amelynek során forró alumíniumgyártó kemencénél alumínium-oxid beadagolásának és mennyiségének pontos szabályozására alkalmas és olvasztott kriolit bázisú fürdőt készítünk, ebben alumínium-oxidot oldunk, a fürdő felső részét megszilárdult kéregként tartjuk fenn, és fémet tartalmazó katódrendszerrel és anódrendszerrel ellátott elektrolizáló kemence belső ellenállását mérjük, az alumínium-oxidot a megszilárdult kérgen át legalább egy ponton közvetlenül az olvasztott kriolit bázisú fürdőbe adagoljuk és a beadagolást meghatározott azonos időtartamokon át a mért belső ellenállástól függően lassúbb, majd gyorsabb ütemmel végezzük, mint az elektrolizáló kemence fogyasztásának megfelelő ütem, továbbá az alumínium-oxidot lényegében azonos tömegű adagokban adagoljuk be és a beadagolást meghatározott, szükség szerint változó nagyságú időközökben végezzük, míg a találmány szerint az alumínium-oxidot a fürdőhöz
1...3,5 S/'-os részarányt biztosító mennyiségben adagoljuk és az elektrolizáló kemence stabil, szabályozható üzemét úgy tartjuk fenn, hogy belső ellenállásának változásától függően az alumínium-oxid beadagolási ütemét a következő lépéssorozat ismételt elvégzésével állítjuk be:
A: az Rj belső ellenállásra Ro referenciaértéket, változási tartományára R„-r alsó és R„ + r felső határértéket határozunk meg;
B: a szabályozási ciklust akkor kezdjük meg. amikor az Rj belső ellenállás értéke az R„-r alsó és az R„ + r felső határérték között van;
C: a kemencében az alumínium-oxid normál fogyását kiegyenlítő CN normál beadagolási ütemnél 15 ..50„-kai kisebb CL lassú beadagolási ütemmel az elektrolizáló kemencébe alumínium-oxidot adagolunk;
D: az R, belső ellenállásnak a beadagolás menetében növekvő értékét meghatározott azonos időközönként mérjük;
-3187 339
E: az Rj belső ellenállás növekvő értékeit jelentő mérési pontokkal megadott egyenes p, meredekségét meghatározzuk és azt p“ referenciaértékkel öszszehasonlítjuk és ha a p, a p® referenciaértéknél kisebb, az elektrolizáló kemencében a fém és anódrendszer távolságát az eltéréstől függő mértékben csökkentjük, míg ha az Rj belső ellenállás túllépi az Ro + r felső határértéket, a kemencébe a beadagolást meghatározott T időtartamon keresztül a CN normál beadagolási ütemnél 20...100%-kal nagyobb CR gyors beadagolási ütemmel végezzük;
F: az R, belső ellenállásnak a beadagolás menetében csökkenő értékét meghatározott azonos időközönként mérjük;
G: a T időtartam végén a CR gyors beadagolási ütemmel végzett beadagolást leállítjuk, az LF lépésben az R, belső ellenállás csökkenő értékeit jelentő mérési pontokkal megadott egyenes p2 meredekségét meghatározzuk és a p, meredekséggel öszszehasonlítjuk; ha
P2 = CN —CR pt CN - CL’ a CL lassú és a CR gyors beadagolási ütemet változatlanul hagyjuk, míg ha
Ρ2 CN —CR p2 CN - CL ’ akkor a
CL CR képlet alapján új CN2 normál beadagolási ütemet állapítunk meg, ennek az értéknek alapján a következő ciklusban a CL lassú és a CR gyors beadagolási ütemet megválasztjuk, majd az Rj belső ellenállást, és az Ro- r alsó határértéket, illetve a p2 és a Pi meredekséget összehasonlítjuk és ha Rj kisebb, mint Ro - r, vagy p2 nagyobb, mint egy meghatározott p® vonatkoztatási érték, akkor a fém és az anódrendszer távolságát megnöveljük és végül a beadagolást szükség esetén a CN, normál beadagolási ütemhez képest módosított CL lassú beadagolási ütemmel folytatjuk, amivel az új ciklust megkezdjük.
A javasolt eljárás egy célszerű foganatosítási módjában, amikor az elektrolizáló kemence Rj belső ellenállásának növekvő értéke az R0 + r felső határértéket túllépte, következő lépéseket végezzük:
E,: az elektrolizáló kemencében a fém és az anódrendszer távolságát csökkentjük, és a beadagolást előre meghatározott To időtartamon keresztül CR gyors beadagolási ütemmel végezzük, vagy
E2: a fém és az anódrendszer távolságát csökkentjük és az Rj belső ellenállást újból megmérjük; ha az R; belső ellenállás továbbra is nagyobb, mint az Ro + r felső határérték, a fém és az anódrendszer távolságát tovább csökkentjük és ezt addig ismételjük, amíg az R, belső ellenállás értéke az Ro+r felső határérték alá csökken; ha a fém és az anódrendszer távolságát többször csökkentettük, mint egy előre meghatározott, előnyösen legalább 1-gyel és legfeljebb 5-tel egyenlő N egész szám, és az Rj belső ellenállás értéke továbbra is az Ro + r felső határérték felett van, a beadagolás ütemét meghatározott T időtartamra a CR gyors beadagolási ütemre változtatjuk; majd
F: az Rj belső ellenállásnak a beadagolás menetében csökkenő értékét meghatározott időközönként mérjük; és
Gt: a T időtartam elmúlása után a beadagolást CL lassú beadagolás ütemmel végezzük és ha a T időtartam elmúlásával az R, belső ellenállás értéke kisebb, mint az Ro-r alsó határérték, az (Ro — r) - Rj különbségnek megfelelően a fém és az anódrendszer távolságát növeljük.
Az alumínium-oxid bejuttatására célszerűen a megszilárdult, kérget az alumínium-oxid beadagolása előtt függőleges irányban átlyukasztjuk és a lyukasztást az alumínium-oxid beadagolásai közötti szünetekben végezzük, s ezen túlmenően előnyösen a lyukasztott nyílások nyitott voltát az alumínium-oxid beadagolása előtt ellenőrizzük és a bezáródott nyílások számának figyelembevételével a többi nyílásön az alumínium-oxid bevezetett menynyiségét arányosan növeljük, és a lezáródott nyílást eközben felszabadítjuk.
A találmány szerinti eljárásban az alumíniumoxid koncentrációját a szabályozás megkönnyítése céljából előnyösen a célszerűen 910...955 °C hőmérsékletű fürdőhöz viszonyítva 1...3,5 s%-os határok között választott központi értéktől legfeljebb 0,5 s%-os eltérést elérő ingadozással tartjuk és az olvasztott kriolit bázisú fürdőbe a fürdőhöz viszonyítva 5...20 s% alumínium-fluoridot, továbbá szükség szerinti litium-fluoridot legfeljebb 1 s%-os lítiumkoncentrációt, magúézium-halogenidet legfeljebb 2 s%-os magnéziumkoncentrációt, alkáli fém vagy alkáli földfém kloridját legfeljebb 3 s%-os klórkoncentrációt biztosító mennyiségben adagolunk.
A találmányunk céljának elérésére készüléket is kidolgoztunk, amely alkalmas a kidolgozott eljárás foganatosítására és a találmány szerint elektrolizá’ó kemencében levő elektroliton kialakult megszilárdult kéreg felett elhelyezett, legalább egy lyukasztótaggal ellátott lyukasztója, a lyukasztót mozgató egysége, a lyukasztóval készített minden nyílásba szabályozott mennyiségű, lényegében azonos tömegű alumínium-oxidot beadagoló elosztója, látszólagos belső ellenállást mérő eszköze, a belső ellenállás változási sebességét meghatározó, az elosztóra csatlakoztatott, a belső ellenállás változásaitól függően az alumínium-oxid beadagolási ütemét szabályozó egysége, valamint a kemence anódkatód távolságát szabályozó egysége van.
Egy előnyös kiviteli alakban a készüléknek a több lyukasztótaggal kapcsolt, a nyílások nyitott voltát ellenőrző eszköze, nyílás lezárásakor az elosztót a szabályozó egységen keresztül leállító, és a többi nyíláson keresztül a beadagolás ütemét arányosan növelő eszköze van.
Ugyancsak előnyös, ha a javasolt készülék minden nyílás mellett effluensgyűjtő egységet is tartalmaz.
Az említett eljárás és berendezés alkalmas arra is,
187 339 hogy újszerű módon végezzük el az alumínium előállítását a Hall-Héroult-folyamat szerint. Az alumínium előállításának javasolt közege:
a) normál vagy kissé savas, kriolit alapú elektrolit, amely 5.. .13% alumíníum-fluoridet tartalmaz és amelyet 955...970 °C hőmérsékletre melegítünk fel;
b) erősen savas elektrolit, amely 13.. .20% alumínium-fluoridot tartalmaz, és amelyet 930.. .955 ’C hőmérsékletre melegítünk fel;
c) elektrolit, amely lítium-flourid formájában lítiumot is tartalmaz és hőmérséklete akár 910 °C-ig is lecsökkenhet.
A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti foganatosítási és kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajz alapján ismertetjük részletesen. A rajzon az
1. ábra az elektrolizáló kemence látszólagos belső ellenállásának változása az alumínium-oxid koncentrációjának változásától függően, ha paraméterként az anód és katód közötti DAM távolságot tekintjük, a
2. ábra az elektrolizáló kemence látszólagos belső ellenállásának függése az időtől és az alumínium-oxid beadagolásának ütemétől, ha a találmány szerinti eljárást foganatosítjuk, a
3. ábra az elektrolizáló kemence látszólagos belső ellenállásának függése az időtől és az alumínium-oxid beadagolásának ütemétől, a találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja mellett, a
4. ábra a találmány szerinti berendezés vázlata, amely mérőeszközt, betáplálóegységet és az alumínium-oxid bevezetésére szolgáló nyílás vágására szolgáló egységet tartalmaz és folyamatos működésű, míg az
5. ábra állandó vagy meghatározott mennyiségű alumínium-oxid adagoknak a kemencébe való bevezetésére szolgáló berendezés vázlata.
Az 1. ábrán az elektrolizáló kemence látszólagos R, belső ellenállásának változása látható az alumínium-oxid %-os koncentrációjának függvényében, a kemence katódja és anódja közötti távolság különböző DAM,, DAM2, DAMj értékei mellett. Az ábra jól mutatja, hogy egy viszonylag lapos minimum észlelhető a 3,5...4%-os koncentrációtartományban, majd a belső ellenállás igen gyorsan növekszik a kisebb és lassabban a nagyobb koncentrációk irányában. Ennek megfelelően a jó érzékenység elérése akkor biztosított, ha az eljárást előnyösen az alumínium-oxid koncentrációjának minél kisebb értékei mellett hajtjuk végre, de anélkül, hogy az 1%-os koncentrációérték alá mennénk, mivel ekkor a látszólagos belső ellenállás az alumínium-oxid mennyiségének csökkenésével rendkívül gyorsan növekszik és ez tulajdonképpen az anódhatás megjelenésével egyenértékű. Egyszerűség kedvéért a következőben Rj jelöli a belső ellenállást, amely alatt a látszólagos belső ellenállást értjük.
A találmány alapja az a felismerés, hogy az Rj ellenállásnak az alumínium-oxid koncentrációtól való függése az 1...3,5%-os koncentrációtartományban jól meghatározható és lehetővé teszi, hogy minden pillanatban pontosan mérjük, szükség esetén módosítsuk az alumínium-oxid koncentrációját a kriolit fürdőben és azt meghatározott határértékek között tartsuk. Az üzemeltetési megbízhatóság rendkívül magas szintje mellett ennek következménye az, hogy ugyan az elektrolit az alumínium-oxid kisebb mennyiségét képes felvenni, de az elektrolizáló kemence jelentősen csökkentett üzemeltetési hőmérséklettel alkalmazható és így az áramkihasználás hatékonysága, vagyis a Faradayhatékonyság sokkal nagyobb, mint az ismert eljá rások szerint.
A találmány szerinti eljárás foganatosításakor, amikor is a beadagolás ütemét a belső ellenállás változásainak függvényében változtatjuk, a következő egymást követő lépések hajthatók végre (a különböző példakénti foganatosítási módok leírásakor az azonos lépéseket azonos betűk jelölik).
A: Az Rj belső ellenállásra egy meghatározott R_ referenciaértékeket állapítunk meg. Ez például a modern 175 000 A-es áramerősségű, előégetett anódos elektrolizáló kemencék esetében 13,9 μ Ω. Ezt követően r változási tartományt és ennek megfelelően felső és alsó határértékeket állapítunk meg, amelyek között megengedjük a belső ellenállás változását. Legyen ez a változási tartomány az Ro = 13? referenciaértékhez viszonyítva r = ±0,1, vagyis az R0 + r felső és az R„-r alsó határértékre rendre 13,8 és 14,0 μ Ω.
B: Ha Rj értéke a kijelölt tartományba esik, tehát példánk szerint 13,8 és 14,0 μ Ω között van, az ellenőrzési ciklus megkezdődhet.
C: Az elektrolízis folyamatában mérhető átlagos fogyasztásnak megfelelő CN normál beadagolás! ütemhez képest 15...50%-kal csökkentett CL lassú beadagolás! ütemmel az elektrolizáló kemencébe alumínium-oxidot juttatunk. Egy 175 000 A-es elektrolizáló kemence esetében, hosszabb időtartamot tekintve CN értéke közelítőleg 100 kg/h. A CL értéket a CN értéke alapján a CL = α-CN egyenlőség alapján határozzuk meg, ahol α beállítható paraméter. Az elektrolizáló kemencében ennek megfelelően az alumínium-oxid koncentrációja fokozatosan csökken, a mérési pont az 1. ábra szerinti (alsó) LA nyíllal jelölt irányban fog eltolódni, míg az Rj belső ellenállás növekvő tendenciát mutat (2. ábra).
D: Az Rj belső ellenállás értékére vonatkozóan meghatározott időpontokban méréseket végzünk. Ezeket a méréseket általában 3...6 percenként végezzük el, és közöttük mindenkor azonos időtartamot biztosítunk (2. ábra, t,, t3, t5, t7, t8 időpontok). A gyakorlatban egyszerre több mérést is végzünk és azok átlagértékét vesszük, hogy ily módon kiküszöböljük a hibás méréssel járó veszélyeket.
E; A D lépésben az R, belső ellenállás időbeni változását mutató pontokkal meghatározott görbére - amelyet a gyakorlatban egyenes vonallal helyettesíthetünk-meghatározzuk a p, meredekséget. Ha a pi meredekség kisebb, mint egy adott p, referenciaérték, a kemencében „összezárást kell végrehajtani, vagyis csökkenteni kell az anód és a katód közötti távolságot, pontosabban a fém és az anódok közötti DAM távolságot, mégpedig az anódrendszert egy előre meghatározott távolsággal lefelé mozgatva. Ha az R, belső ellenállás átlépi az R„+r felső határértéket, például a t„ idöpilkinat-51
187 339 bán (2. ábra) a beadagolást úgy kell szabályozni, hogy T időn keresztül CR gyors beadagolás! üterntueh vagyis a CN normál beadagolás! ütemnél
20...löö/„-kal intenzivebben vezetjük be az alumíntum-ösidöL A T idd általában fél érától egy ófáig terjed. A CR gyors és a CN normái beadagolás! ütem közölt például a CR = β · CN egyenlőséget tartjuk fenn, ahol β beállítható paraméter.
F: A CR gyors beadagolási ütem alkalmazása révén az elektrolizáló kemencében az alumíniumoxid koncentrációja fokozatosan emelkedik, mivel a betáplált mennyiség túllépi az elektrolízis során felhasználtat. Ebben az esetben a mérési pont az 1. ábrán GY jelű nyíl irányában mozdul el, vagyis az R, belső ellenállás értéke csökkenését észleljük (2. ábra). Az R, belső ellenállás értékeinek mérését továbbra is meghatározott időpontokban, azonos időközökben például 3...6 percenként végezzük el.
G: A T időtartam végén a CR gyors beadagolási ütemet leállítjuk. Az F állapotban mért Rj belső ellenállást az idő függvényében jellemző p2 meredekség értékét a mérési pontokból felállítható egyenes alapján megállapítjuk és ezután a következő műveleteket hajtjuk végre:
a) a p2 és p, értékeket összehasonlítjuk, mégpedig úgy, hogy megvizsgáljuk a p2/p, és a
CN-CR
CN-CL értékeket. Ha nem egyenlők, akkor arra következtetünk, hogy a CN érték nem megfelelően van megválasztva, és egy új CN, értéket kell számítanunk, mégpedig a következő egyenlőség szerint:
CL CR
Itt a meredekségeket μ Ω/min, míg a beadagolási ütemeket (CN, CR, CL) például kg/min egységben számítjuk.
Ezt a számítást mindenkor arra az automatikus rendszerre lehet bízni, amely az elektrolizáló kemence üzemét irányítja. Ennek megfelelően a CN normál beadagolási ütem beállítása automatikusan történhet, mégpedig olyan berendezések segítségével, amelyek a szakmában jól ismertek és a jelen találmánynak nem képezik tárgyát;
b) Ha az R, belső ellenállás értéke az R0-r alsó határérték alá esik, vagy pedig a p2 meredekség nagyobb, mint egy p“ referenciaérték, „szétnyitásra” kell parancsot adni, vagyis az anód és katód (az anódrendszer és a fém közötti távolságot előre meghatározott mértékben növelni kell;
c) A beadagolást lassú üteműre állítjuk be, amelyet szükség esetén módosítunk a CN, normál beadagolási ütemtől függően, majd a C lépéstől kezdve megismételjük a ciklust, aminek végén esetleg új CN2 normál beadagolási ütemet határozunk meg. A folyamat menetében a CR gyors beadagolási ütemet és fenntartásának T időtartamát úgy szabályozzuk, hogy az elektrolitban az aluminium-oxid koncentrációjának szintje 0,5...1%-kal (abszolút értékben számítva), előnyösen 0,5...0,6%-kal növekedjen. Ily módon a berendezés működését a belső ellenállás változását leíró görbének olyan szakaszá6 ra állítjuk b@í ahol jcletüős hiba nélkül a görbe lineárisnak tekinthető.
kt ismerteteti megoldás révén nagyon nagy pontossággal lehet ag aluminium-oxid koneentráelóját szabályozni, és ennek megfelelően az elektrolizáló kemence működése is igen jó pontossággal szabályozhatóvá válik.
A találmány szerinti eljárás foganatosítására két további viszonylag egyszerű lehetőséget említünk meg, amelyek természetesen nem merítik ki az öszszes lehetőséget.
Az A, B, C és D lépések elvégzése után következik
E,: amikor az R, belső ellenállás átlépte az R„+r felső határértéket, a kemence vezérlésének „összezárási” parancsot adunk, vagyis az anódrendszer és a fém távolságát csökkentjük és meghatározott mennyiségű anyag betöltését tesszük lehetővé mégpedig CR gyors beadagolási ütem mellett meghatározott T időtartamon keresztül.
F: Amíg a beadagolás üteme túllépi a fogyasztás miatti csökkenést, az elektrolizáló kemencében az aluminium-oxid koncentrációja folyamatosan növekszik, hiszen a beadagolással nagyobb mennyiség kerül a kádba, mint amennyit az eletrolízis kiválaszt. Ennek megfelelően a mérési pont az 1. ábrán GY jelű nyíl irányába eltolódik és az R, belső ellenállás értéke csökken.
Az R, belső ellenállás által felvett értékeket most is egyenlő, általában 3...6 perces időközönként mérjük.
G,: Amikor a T időtartam letelt, a beadagolás ütemét visszakapcsoljuk a lassúra. Ha a T időtartam befejezésekor az R, belső ellenállás kisebb, mint az R0-r alsó határérték, az (Ro — r)—R, különbségnek megfelelő nagyságú szétnyitásra kerül sor, vagyis az anódrendszer és a fém távolságát növeljük oly módon, hogy a ciklus elejére beálljon egy az R0-r alsó határértékkel nagyjából egyenlő R, belső ellenállás.
Az eljárásnak ebben a javasolt foganatosítási módjában nincs szükség a p, és p2 meredekségek szerinti számításra és ennek megfelelően a „korrigált CN, normál beadagolási ütemmel kapcsolatos” információ sem szükséges.
Egy másik javasolt foganatosítási mód szerint az A...E lépések végrehajtása után a következő lépést kell elvégezni:
E2: amikor az R, belső ellenállás túllépte az R0 + r felső határértéket (3. ábra, ta, tb, tc időpont), az elektrolizáló kemencébe megfelelő mennyiségű anyagot juttatunk és egyidejűleg „összezárási” utasítást adunk az elektrolizáló kemence vezérlésének. Ily módon az R, belső ellenállást az R„ + r felső határérték alá csökkentjük. Ezután a beadagolást lassan folytatjuk mindaddig, amíg az R, belső ellenállás értéke újból az R0 + r felső határérték felé növekszik. Ekkor újból „összezárjuk” az elektrolizáló kemencét, tehát csökkentjük az anódrendszer és a fém (az anód és katód) közötti távolságot. Ha az első „összezáró” utasítás hatására az R, belső ellenállás értéke nem tudott az R„ + r felső határértéke alá csökkenni, második és esetleg további „összezárási” utasítások kiadására kerülhet sor. Az
187 339 „összezárási” utasítások N maximális számát azonban előre rögzítjük, és automatikusán a rendszerben tároljuk. Az N számú „összezárás” alatt a beadagolásnak vissza kell térnie a gyors ütemhez. Az említett N szám értéke 1, 2, 3,4 vagy 5 lehet (ha N értéke 0, ez annyit jelent, hogy vissza kell térni az előzőekben említett E! lépéshez). A beadagolás ezután egy meghatározott T időtartamon keresztül a CR gyors beadagolás! ütemmel folytatódik.
F: Mivel a CR gyors beadagolás ütem hatására az elektrolizáló kemence aluminium-oxid tartalma fokozatosan növekszik, hiszen a betáplált mennyiség nagyobb, mint ami az elektrolízis során elhasználódik, a mérési pont lassan az 1. ábrán GY jelű nyíl irányában eltolódik és az R, belső ellenállás értéke csökken.
Gf. Amikor a T időtartam eltelik, a beadagolásban visszatérünk a CL lassú beadagolási ütemre. Ha a T időtartam befejezésével az Rj belső ellenállás értéke kisebb, mint az Ro —r alsó határérték, a kemence vezérlése az (Ro-r)-Rj különbségnek megfelelő szétnyitásra kap utasítást, hogy a ciklus kezdetére újból az R, belső ellenállás értéke lényegében az Ro- r értékkel legyen egyenlő.
A fentiekben ismertetett eljárás foganatosítására is alkalmas találmány szerinti készülék fő alkotórészei a következők: a megszilárdult elektrolit kérgében kialakított nyíláson keresztül az aluminiumoxid meghatározott mennyiségét, vagy lényegében állandó tömegét az elektrolitba juttató eszköz, alumínium-oxidot tároló eszköz, amely előnyösen az elektrolizáló kemence szomszédságában helyezkedik el és amelyet előnyösen egy központi tárral kapcsolunk össze, ahonnan időszakosan feltölthető, valamint az elektrolizáló kemence „összezárását” és „szétnyítását” végző egység.
A 4. és 5. ábra a találmány szerinti, aluminiumoxid betöltésére szolgáló készülékeket mutatja be.
Az aluminium-oxidot 1 ürítőtartály tartalmazza, amely az elektrolizáló kemence fölött helyezkedik el. Az 1 ürítőtartály űrtartalmát egy meghatározott időtartamú üzemeltetésnek megfelelően választhatjuk meg, például egy vagy több napra, és azt egy központi tartályból időszakosan feltöltjük valamilyen ismert módon (pneumatikusan, fluidizációval, stb.).
Az 1 ürítőtartályon belül 2 elosztó és 3 lyukasztó helyezkedik el, amelyek 4 lemezre, mint aljra vannak felszerelve. A 2 elosztó az adagolást követő 5 mérőeszközt és 6 adagolót tartalmaz, amely az alumínium-oxidot 7 nyílásba juttatja. A találmány szerinti készülék 9 elektrolit felületén kialakuló 8 megszilárdult kéregben készíti el a 7 nyílást és azt tartja fenn. A 7 nyílások mellett effluensgyűjtő tartályok is elrendezhetők.
Az 5 mérőeszköz 10 csőszerű testben van kialakítva, amelyben 11 rúd van csúsztathatóan, egy 12 hüvely által meghajtottan megvezetve. A 11 rúdon 13 és 13' kúpos zárótag van, amely 14 és 14’ kúpos felülettel működik együtt, amelyekkel alternatív módon kapcsolatba kerülhetnek.
A 10 csőszerű test 15 felső elemmel koaxiálisán 16 bordákba csatlakozik, ahol a 16 bordák között üres tér van. Ezen a téren keresztül az aluminiumoxid önmagától, a nehézségi erő hatására át tud haladni, amikor a 13 kúpos zárótag felemelt helyzetben van, és ekkor a 10 csőszerű test feltöltődhet. A 10 csőszerű test térfogatát úgy választhatjuk meg, hogy az őt kitöltő aluminium-oxid mennyisége feleljen meg annak, amit szokásosan egyszerre adagolni kell.
A 12 hüvely működése alatt a központosán elhelyezett 11 rúd a 13 kúpos zárótagot alsó pozíciójából mozgatja el a 14 kúpos felületen, míg a 13' kúpos zárótag a megfelelő 14' kúpos felülettől mozog el, és ily módon az aluminium-oxid szükséges mennyisége a 2 elosztó egységen, például a 6 adagolón keresztül a 7 nyílásba tud áramlani.
A 3 lyukasztói 7 csőszerű testben helyezkedik el, amely szintén az 1 ürítőtartályon belül helyezkedik el. A 3 lyukasztó 18 hüvelyt és ezzel mozgatott rudat tartalmaz, ahol a rúd egyik végén könnyen mozgatható 20 lyukasztótaggal kapcsolódik. A 20 lyukasztótagon kívül a 3 lyukasztó 21 kaparóval is el van látva, amely lehetővé teszi az elektroliton kialakult 8 megszilárdult kéreg maradványainak eltávolítását a 20 lyukasztótagról, amikor azt a lyukasztás után a 7 nyílásból kiemeljük.
A 12 és 18 hüvelyeknek a rajzon nem ábrázolt vezérlőegységeit ismert módon vezetjük az 1 ürítőtartályon kívülre.
Abból a célból, hogy a 20 lyukasztótag ne tudjon bemerülni az elektrolizáló kemencében levő fürdőbe, ellátható olyan eszközzel, amely az elektrolit szintjét érzékeli. Ilyen eszköz például egy villamos kontaktus, amely a 18 hüvely vezérlésének visszahúzódási utasítást generáló egységébe villamos impulzust juttat, amikor a 8 megszilárdult kérget a készülék áttörte és a 20 lyukasztótag az olvasztott 9 elektrolittal kapcsolatba jutott.
A találmány szerinti berendezés mérőegységének térfogatát attól függően állapítjuk meg, hogy mekkora az elektrolizáló kemence teljesítménye és mekkora a betáplálást pontok száma. Egy adott kemence egy vagy több egységgel látható el, amelyek mérőeszközt, elosztót és lyukasztókat tartalmaznak, és ezeket például az anódok két vonala között helyezhetjük el.
A berendezés fentiekben ismertetett elrendezése a mérőeszközökkel együtt csak példakénti, és az aluminium-oxid bevezetése számos más módszerrel is elképzelhető. Például beadagolható közvetlenül a folyékony elektrolitba egy olyan nyíláson keresztül, amelyet más módon alakítunk ki. Ez azonban csak a találmányi gondolat egy másik lehetséges megvalósítását jelenti.
Lehetőség van arra is, hogy olyan eszközt használjunk, amely a gáz alakú effluenseket gyűjti öszsze. A gáz alakú effluensek a 8 megszilárdult kéreg alól távoznak el, annak a 7 nyílásnak a révén, amelyet a kéregben kialakítunk és fenntartunk.
Az elektrolizáló kemence látszólagos belső ellenállásának mérését számos módszerrel tudjuk végezni. Ezek a módszerek a szakemberek előtt jól ismertek. A legegyszerűbb módszer az, amikor mérjük az I áramerősséget és az U feszültséget az elektrolizáló kemence csatlakozási pontjain és ezután az = U- 1,65
-7187 339 képlet szerint a belső ellenállás értékét meghatározzuk . Az összegyűjtött és feldolgozott ellenállásadatok végül is alapul szolgálnak ahhoz, hogy meghatározott sebességgel meghatározott mennyiségű aluminium-oxidot vezessünk be az elektrolizáló kemencébe.
Ha például a CN normál beadagolási ütem értéke 100 kg/h, és ennek a biztosítására négy nyílást alakítunk ki a kéregben, az egyszerre bejuttatott mennyiség pedig 1 kg, az említett ütem annak felel meg, hogy az 1 kg-os alumínium-oxid mennyiséget 110 másodpercenként bejuttatjuk, míg ha a CL lassú beadagolási ütemre a CL = 0,7 · CN összefüggés teljesül, akkor 205 másodpercenként.
Ezeket a számításokat és az ezeknek megfelelő utasítások kiadását az elosztó és mérőeszközöknek ismert módon, programozható automatikus berendezésekkel való, mikroprocesszoros kialakítása révén biztosítjuk.
Előnyös megoldás, hogy ha a 8 megszilárdult kéregben 7 nyílást fenntartó készülék részére a 7 nyílás nyitott voltát érzékelő eszközt alakítunk ki, amely az alumínium-oxid bejuttatása alatt automatikusan vagy manuális vezérléssel a 7 nyílást fenntartja. A 2 elosztó és az érzékelő eszköz együttműködése kialakítható oly módon is, hogy a betáplálás csak a nyitott nyílásokon keresztül történik, mégpedig olyan sebességgel, hogy az alumíniumoxid szükséges mennyisége mindig bejusson az elektrolizáló kemence belsejébe.
A találmány szerinti eljárást és berendezést, amelyeket a fentiekben ismertettünk, számos elektrolizáló kemencéhez alkalmaztuk alumíniumgyártáskor. A gyártási folyamatban olvasztott kriolit alapú fürdőben oldott alumínium-oxidból az alumíniumot elektrolízissel választottuk ki. így például a következő öszetételű fürdőkből gyártottunk alumíniumot:
- vagy 5...13% alumínium-fluorid 955...970 ’Cos üzemeltetési hőmérséklet mellett,
- vagy 13...20% alumínium-fluorid (az ilyen fürdőket „igen savasaknak” nevezzük) 930...955 ’Cos üzemeltetési hőmérséklet mellett,
- legfeljebb 1%-nyi lítium lítium-fluorid alakjában (ennek hatására a második fürdő esetében az üzemeltetési hómérséklet akár 910 ’C-ra lecsökkenthető),
- szükség szerint az alumíniumgyártási folyamattól függő adalékanyagok: például magnéziumhalogenidek, amelyek mennyisége 2%-nyi magnéziumot jelent, vagy alkálifémek, illetve alkáli földfémek kloridja, amelyek mennyisége annyi, hogy a klór mennyisége legfeljebb 3% legyen.
Az említett fürdők viszonylag rosszul oldják és abszorbálják az aluminium-oxidot. Éppen ezért különösen alkalmasak a találmány szerinti eljárás foganatosítására, ahol is az alumínium-oxid meghatározott időközönként történő bevezetésére van szükség. Előnyük az is, hogy a Faraday-hatékonyság nagy értéket vesz fel, a mérések szerint nagyobbat, mint a 960...970’C hőmérsékleten üzemelő hagyományos fürdőkben.
Megvalósítási példa:
Előégetett anódú elektrolizáló kemencék sorozatában, amelyek működtető árama 180 000 A, több höhónapos próbaüzemet végeztünk. Az aluminium-oxid tartalmat úgy ellenőriztük, hogy a találmánnyal összhangban mennyisége 2,8 s% körül, mint központi érték körül mozogjon, és a felső értékhatár 3,5 s%, az alsó 2,1 s% legyen. A fürdő 13 s% alumínium-fluoridot tartalmazott és hőmérséklete mintegy 950’C volt. Az átlagos Faradayhatékonyságra hozzávetőlegesen 93,5% adódott (a 8% alumínium-fluoridot és 6...9% aluminiumoxidot tartalmazó fürdő esetében 960 °C hőmérsékleten 92%-os átlagérték mérhető).
Ezt követően az alumínium-oxid mennyiségének szabályozását jellemző központi értéket 2,3%-ra csökkentettük le és a koncentrációt 1,6 és 2,9%-os határok között változtattuk. A fürdő 14% alumínium-fluoridot és 2% lítium-fluoridot tartalmazott, hőmérséklete mintegy 935 ’C volt. Az átlagos Faraday-hatékonyság 95%-nak adódott.
A mérések alapján bizonyítottnak tekinthető, hogy a jelen találmány szerint biztosított hőmérsékletcsökkenés hatására az elektrolizáló kemencék élettartama jelentősen megnövekszik.
A találmány szerinti eljárás alkalmazásával elért előnyök között kell még megemlíteni azt, hogy a kemence alján nem gyűlnek fel a mellékanyagok és a kedvezőtlen megugrási jelenségek a kemencében átlagosan 24 óránként legfeljebb egyszer lépnek fel.
Claims (12)
1.. .3.5 s%-os részarányt biztosító mennyiségben adagoljuk és az elektrolizáló kemence stabil, szabályozható üzemét úgy tartjuk fenn, hogy belső ellenállásának változásától függően az alumínium-oxid beadagolási ütemét a következő lépéssorozat ismételt elvégzésével állítjuk be:
A: Az Rj belső ellenállásra Ro referenciaértéket, változási tartományára Ro-r alsó és Ro + r felső határértéket határozunk meg;
B: a szabályozási ciklust akkor kezdjük meg, amikor az Rj belső ellenállás értéke az R„-r alsó és az Ro + r felső határértéke között van;
C: a kemencében az alumínium-oxid normál fogyását kiegyenlítő CN normál beadagolási ütemnél
15.. ,50%-kal kisebb CL lassú beadagolási ütemmel
187 339 az elektrolizáló kemencébe alumínium-oxidot adagolunk;
D: az Rj belső ellenállásnak a beadagolás menetében növekvő értékét meghatározott azonos időközönként mérjük;
E: az Rj belső ellenállás növekvő értékeit jelentő mérési pontokkal megadott egyenes p, meredekségét meghatározzuk és azt p° referenciaértékkel öszszehasonlítjuk és ha a p, a p” referenciaértéknél kisebb, az elektrolizáló kemencében a fém és anódrendszer távolságát az eltéréstől függő mértékben csökkentjük, míg ha az Rj belső ellenállás túllépi az Ro + r felső határértéket, a kemencébe a beadagolást meghatározott T időtartamon keresztül a CN normál beadagolási ütemnél 20...100%-kal nagyobb CR gyors beadagolási ütemmel végezzük;
F: az Rj belső ellenállásnak a beadagolás menetében csökkenő értékét meghatározott azonos időközönként mérjük;
G: a T időtartam végén a CR gyors beadagolási ütemmel végzett beadagolást leállítjuk, az F lépésben az Rj belső ellenállás csökkenő értékeit jelentő mérési pontokkal megadott egyenes p2 meredekségét meghatározzuk és a pj meredekséggel összehasonlítjuk; ha p2 _ CN - CR p, CN —CL’ a CL lassú és a CR gyors beadagolási ütemet változatlanul hagyjuk, míg ha
P2 CN^CR p, CN-CL ’ akkor a
CL CR képlet alapján új CN, normál beadagolási ütemet állapítunk meg, ennek az értéknek alapján a következő ciklusban a CL lassú és a CR gyors beadagolási ütemet megválasztjuk, majd az Rj belső ellenállást, és az Ro — r alsó határértéket, illetve a p2 és a p, meredekséget összehasonlítjuk és ha Rj kisebb, mint Ro- r, vagy p2 nagyobb, mint egy meghatározott p2 vonatkoztatási érték, akkor a fém és az anódrendszer távolságát megnöveljük, és végül a beadagolást szükség esetén a CN, normál beadagolási ütemhez képest módosított CL lassú beadagolási ütemmel folytatjuk, amivel az új ciklust megkezdjük.
1. Eljárás alumínium-oxid beadagolásának és mennyiségének pontos szabályozására alumíniumgyártó elektrolizáló kemencénél, amikor is olvasztott kriolit bázisú fürdőt készítünk, ebben alumínium-oxidot oldunk, a fürdő felső részét megszilárdult kéregként tartjuk fenn, és fémet tartalmazó, katódrendszerrel és anódrendszerrel ellátott elektrolizáló kemence belső ellenállását mérjük, az alumínium-oxidot a megszilárdult kérgen át legalább egy ponton közvetlenül az olvasztott kriolit bázisú fürdőbe adagoljuk és a beadagolást meghatározott azonos időtartamokon át a mért belső ellenállástól függően lassúbb, majd gyorsabb ütemmel végezzük, mint az elektrolizáló kemence fogyasztásának megfelelek) ütem, továbbá az aluminium-oxidot lényegében azonos tömegű adagokban adagoljuk be és a beadagolást meghatározott, szükség szerint változó nagyságú időközökben végezzük, azzal jellemezve, hogy az aluminium-oxidot a fürdőhöz
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy amikor az elektrolizáló kemence Rj belső ellenállásának növekvő értéke az R0 + r felső határértéket túllépte, a következő lépéseket végezzük:
E,: ha az Rj belső ellenállás túllépi az R„ + r felső határértéket, az elektrolizáló kemencében a fém és az anódrendszer távolságát csökkentjük és a beadagolást előre meghatározott To időtartamon keresztül CR gyors beadagolási ütemmel végezzük;
F: az Rj belső ellenállásnak a beadagolás menetében csökkenő értékét meghatározott azonos időközönként mérjük;
G,: a T időtartam elmúlása után a beadagolást CL lassú beadagolási ütemmel végezzük és ha a
T időtartam elmúlásával az R, belső ellenállás értéke kisebb, mint az Ro-r alsó határérték, az (Ro - r) - Rj különbségnek megfelelően a fém és az anódrendszer távolságát megnöveljük.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy amikor az elektrolizáló kemence R, belső ellenállásának növekvő értéke az Ro + r felső határértéket túllépte, a következő lépéseket végezzük:
E2: a fém és az anódrendszer távolságát csökkentjük és az Rj belső ellenállást újból megmérjük; ha az Rj belső ellenállás továbbra is nagyobb, mint az Ro + r felső határérték, a fém és az anódrendszer távolságát tovább csökkentjük és ezt addig ismételjük, amíg az Rj belső ellenállás értéke az Ro + r felső határérték alá csökken; ha a fém és az anódrendszer távolságát többször csökkentettük, mint egy előre meghatározott, előnyösen legalább 1-gyel és legfeljebb 5-tel egyenlő N egész szám, és az R, belső ellenállás értéke továbbra is az Ro + r felső határérték felett van, a beadagolás ütemét meghatározott T időtartamra a CR gyors beadagolási ütemre változtatjuk;
F; az Rj belső ellenállásnak a beadagolás menetében csökkenő értékét meghatározott időközönként mérjük;
G,: a T időtartam elmúlása után a beadagolást CL lassú beadagolási ütemmel végezzük és ha a T időtartam elmúlásával az Rj belső ellenállás értéke kisebb, mint az Ro -r alsó határérték, az (Ro-r)-Rj különbségnek megfelelően a fém és az anódrendszer távolságát növeljük.
4 Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a megszilárdult kérget az alumínium-oxid beadagolása előtt függőleges irányban átlyukasztjuk és a lyukasztást az aluminium-oxid beadagolásai közötti szünetekben végezzük
- 5...20 s% alumínium-fluoridot és/vagy
- legfeljebb 1 s%-os lítiumkoncentrációt biztosító mennyiségben lítiumsót adagolunk.
-9187 339
5...20 s% alumínium-fluoridot, továbbá szükség szerint lítium-fluoridot legfeljebb 1 s%-os lítiumkoncentrációt, magnézium-halogenidet legfeljebb 2 s%-os magnéziumkoncentrációt, alkáli fém vagy alkáli földfém kloridját legfeljebb 3 s°o-os klórkoncenCációt biztosító mennyiségben adagolunk.
5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lyukasztott nyílások nyitott voltát az alumínium-oxid beadagolása előtt ellenőrizzük és a bezáródott nyílások számának figyelembevételével a többi nyíláson az alumínium-oxid bevezetett mennyiségét arányosan növeljük, és a lezáródott nyílást eközben felszabadítjuk.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alumínium-oxidot a fürdőhöz 1...3,5 s% határok között választott központi értékhez viszonyítva legfeljebb ±0,5 s°„-os eltérést elérő ingadozással adagoljuk és az olvasztott kriolit bázisú fürdőbe a fürdőhöz viszonyítva
7. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az olvasztott kriolit bázisú fürdőbe az alumínium-oxid mellett a fürdőhöz viszonyítva
8. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elektrolitot 91()...955 °C hőmérsékleten tartjuk és az olvasztott kriolit házisú fürdőbe az alumínium-oxid mellett a fürdőhöz viszonyítva legfeljebb 2 s()-os magnéziumkoncentrációt biztosító mennyiségben magnéziumsót és/vagy
- legfeljebb 3 s%-os klórkoncentrációt biztosító mennyiségben alkáli fémmel vagy alkáli földfémmel képzett kloridsót adagolunk.
9. Készülék az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljáráshoz, azzal jellemezve, hogy elektrolizáló kemencében lévő elektroliton (9) kialakult megszilárdult kéreg (8) felett elhelyezett legalább egy lyukasztótaggal (20) ellátott lyukasztója (3), a lyukasztót (3) mozgató egysége a lyukasztóval (3) készített minden nyílásba (7) szabályozott mennyiségű, lényegében azonos tömegű alumínium-oxidot beadagoló elosztója (2), látszólagos belső ellenállást mérő eszköze, a belső ellenállás változási sebességét meghatározó, az elosztóra (2) csatlakoztatott, a belső ellenállás változásaitól függően az alumínium-oxid beadagolás! ütemét szabályozó egysége, valamint a kemence anód-katód távolságát szabályozó egysége van.
10. A 9. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy. több lyukasztótaggal (20) kapcsolt, a nyílások (7) nyitott voltát ellenőrző eszköze, a nyílás (7) lezárásakor az elosztót (2) a szabályozó egységen keresztül leállító, és a lobbi nyilason keresztül a beadagolás ütemét aranyosan növelő eszköze van.
11. A 9. vagy 10. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy minden nyílás (7) mellen effluensgyüjtö egységet tartalmaz.
12. A 9-11. igénypontok bármelyike szcrinli készülék. azzal jellemezve, hogy az elosztó (2) az alumínium-oxidol szabályozott mennyiségben bevezető, hengeres, lényegében függőleges tengelyű és meghatározott térfogatú csőszerű testtel (10) van ellátva, a csőszerű test (10) tengelyében rúd (11) van elhelyezve, amelynek végei a csőszerű test (10) felső és alsó végein kialakított kúpos felületekkel (14, 14') együttműködő kúpos zárótagokal (13, 13') hordoznak, ahol a kúpos zárótagok (13, 13') közötti távolság nagyobb, mint a csőszerű test (10) 2 hossza, a rúd (11) függőlegesen kétirányú tengelymenti mozgást létrehozó szabályozott egységgel kapcsolódik, amelynek révén a felső és az alsó kúpos zárótagok (13, 13’) váltakozva a felső és az alsó kúpos felülettel (14, 14') vannak kapcsolatban, a csőszerű test (10) felső része alumínium-oxidot 25 befogadó ürítőtartállyal (1), míg alsó része alumínium-oxidot az elektrolit (9) megszilárdult kérgében (8) létrehozott nyílásba (7) továbbító adagolóval (6) van kapcsolatban.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8016406A FR2487386A1 (fr) | 1980-07-23 | 1980-07-23 | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU187339B true HU187339B (en) | 1985-12-28 |
Family
ID=9244521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU812155A HU187339B (en) | 1980-07-23 | 1981-07-23 | Process and apparatus for correct filling and controlling correct doses of alumina for electrolyzing furnace of hot process, and process for producing aluminium |
Country Status (22)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4431491A (hu) |
| EP (1) | EP0044794B1 (hu) |
| JP (1) | JPS6037197B2 (hu) |
| KR (1) | KR850001767B1 (hu) |
| AT (1) | ATE10514T1 (hu) |
| AU (1) | AU549056B2 (hu) |
| BR (1) | BR8104735A (hu) |
| CA (1) | CA1157803A (hu) |
| DE (1) | DE3167452D1 (hu) |
| ES (2) | ES504180A0 (hu) |
| FR (1) | FR2487386A1 (hu) |
| GB (1) | GB2080830B (hu) |
| GR (1) | GR74283B (hu) |
| HU (1) | HU187339B (hu) |
| IN (1) | IN154431B (hu) |
| NO (1) | NO157906C (hu) |
| NZ (1) | NZ197748A (hu) |
| OA (1) | OA06862A (hu) |
| PL (1) | PL134831B1 (hu) |
| RO (1) | RO82685B (hu) |
| SK (1) | SK278294B6 (hu) |
| YU (1) | YU44417B (hu) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2527647A1 (fr) * | 1982-05-27 | 1983-12-02 | Pechiney Aluminium | Dispositif amovible d'alimentation ponctuelle en alumine d'une cuve d'electrolyse pour la production d'aluminium |
| DE3305236C2 (de) * | 1983-02-10 | 1985-11-21 | Schweizerische Aluminium Ag, Chippis | Vorrichtung zur Steuerung einer Einschlagvorrichtung einer Schmelzflußelektrolysezelle und Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung |
| NO166821C (no) * | 1985-02-21 | 1991-09-04 | Aardal & Sunndal Verk As | Fremgangsmaate for styring av aluminiumoksyd-tilfoerselen til elektrolyseovner for fremstilling av aluminium. |
| EP0195142B1 (en) * | 1985-03-18 | 1988-09-07 | Alcan International Limited | Controlling alf 3 addition to al reduction cell electrolyte |
| FR2581660B1 (fr) * | 1985-05-07 | 1987-06-05 | Pechiney Aluminium | Procede de regulation precise d'une faible teneur en alumine dans une cuve d'electrolyse ignee pour 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 |
| FR2605410B1 (fr) * | 1986-10-17 | 1988-11-25 | Pechiney Aluminium | Procede et dispositif de mesure electrochimique de la concentration en ions oxyde dans un bain a base d'halogenures fondus |
| US4752362A (en) * | 1987-01-27 | 1988-06-21 | Aluminum Company Of America | Detecting and estimating shorting phenomena in hall cells and control of cell anodes in response thereto |
| EP0671488A3 (en) | 1989-02-24 | 1996-01-17 | Comalco Alu | Process for controlling aluminum melt flow cell. |
| WO1992006229A1 (en) * | 1990-10-05 | 1992-04-16 | Portland Smelter Services Pty. Ltd. | Method and apparatus for continuous supply of alumina |
| ES2100543T3 (es) * | 1992-07-14 | 1997-06-16 | Portland Smelter Serv Pty | Aparato para el suministro de alumina para un fundidor electrolitico. |
| DE4443225C2 (de) * | 1994-12-05 | 2000-08-24 | Hamburger Aluminium Werk Gmbh | Verfahren zum Regeln der Al¶2¶O¶3¶-Konzentration bei der Erzeugung von Aluminium |
| FR2749858B1 (fr) * | 1996-06-17 | 1998-07-24 | Pechiney Aluminium | Procede de regulation de la teneur en alumine du bain des cuves d'electrolyse pour la production d'aluminium |
| CA2230882C (en) | 1997-03-14 | 2004-08-17 | Dubai Aluminium Company Limited | Intelligent control of aluminium reduction cells using predictive and pattern recognition techniques |
| NO311623B1 (no) * | 1998-03-23 | 2001-12-17 | Norsk Hydro As | Fremgangsmåte for styring av aluminiumoksidtilförsel til elektrolyseceller for fremstilling av aluminium |
| RU2189403C2 (ru) * | 2000-12-05 | 2002-09-20 | Закрытое акционерное общество "ТоксСофт" | Способ управления электролизерами для получения алюминия и устройство для его осуществления |
| FR2821364B1 (fr) * | 2001-02-28 | 2004-04-09 | Pechiney Aluminium | Procede de regulation d'une cellule d'electrolyse |
| AUPR443901A0 (en) * | 2001-04-10 | 2001-05-17 | Bhp Innovation Pty Ltd | Method for reduction of metal oxides to pure metals |
| US6837982B2 (en) | 2002-01-25 | 2005-01-04 | Northwest Aluminum Technologies | Maintaining molten salt electrolyte concentration in aluminum-producing electrolytic cell |
| RU2255149C1 (ru) * | 2004-05-05 | 2005-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" | Способ управления алюминиевым электролизером при изменении скорости растворения глинозема |
| EP2135975A1 (en) | 2008-06-16 | 2009-12-23 | Alcan International Limited | Method of producing aluminium in an electrolysis cell |
| US8367953B2 (en) * | 2008-06-17 | 2013-02-05 | Mac Valves, Inc. | Pneumatic system electrical contact device |
| US7915550B2 (en) * | 2008-06-17 | 2011-03-29 | Mac Valves, Inc. | Pneumatic system electrical contact device |
| CN101643920B (zh) * | 2009-09-10 | 2011-02-09 | 中国铝业股份有限公司 | 铝电解槽氧化铝浓度的控制方法 |
| US9719180B2 (en) * | 2013-12-17 | 2017-08-01 | Control Automation, Llc | Dose meter for crust punch and alumina dispenser |
| AU2014398280A1 (en) * | 2014-06-19 | 2017-01-12 | Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennost'yu "Obedinennaya Kompania Rusal Inzhenerno-Tekhnologicheskiy Tsentr" | Method for controlling feeding of alumina into electrolyzer during aluminum production |
| EP3266904B1 (de) | 2016-07-05 | 2021-03-24 | TRIMET Aluminium SE | Schmelzflusselektrolyseanlage und regelungsverfahren zu deren betrieb |
| FR3065969B1 (fr) | 2017-05-03 | 2019-07-19 | Laurent Michard | Procede de pilotage d'une cuve d'electrolyse de l'aluminium |
| CN109554728B (zh) * | 2018-12-27 | 2021-04-27 | 中国神华能源股份有限公司 | 氧化铝电解控制方法、存储介质及电子设备 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3371026A (en) * | 1964-02-04 | 1968-02-27 | Reynolds Metals Co | Electrolytic reduction cell with crustbreaking and ore feeding means |
| FR1457746A (fr) * | 1964-09-29 | 1966-01-24 | Reynolds Metals Co | Perfectionnements apportés aux moyens de commande pour cuves de réduction |
| US3660256A (en) * | 1967-12-07 | 1972-05-02 | Gen Electric | Method and apparatus for aluminum potline control |
| US3616316A (en) * | 1968-01-19 | 1971-10-26 | Reynolds Metals Co | Reduction cell control system |
| US3712857A (en) * | 1968-05-20 | 1973-01-23 | Reynolds Metals Co | Method for controlling a reduction cell |
| US3622475A (en) * | 1968-08-21 | 1971-11-23 | Reynolds Metals Co | Reduction cell control system |
| US3847761A (en) * | 1972-04-06 | 1974-11-12 | Aluminum Co Of America | Bath control |
| JPS548109A (en) * | 1977-06-22 | 1979-01-22 | Mitsubishi Keikinzoku Kogyo | Controlling method of feeding alumina into aluminum electrolytic bath |
-
1980
- 1980-07-23 FR FR8016406A patent/FR2487386A1/fr active Granted
-
1981
- 1981-06-12 IN IN638/CAL/81A patent/IN154431B/en unknown
- 1981-07-15 DE DE8181420104T patent/DE3167452D1/de not_active Expired
- 1981-07-15 EP EP81420104A patent/EP0044794B1/fr not_active Expired
- 1981-07-15 AT AT81420104T patent/ATE10514T1/de not_active IP Right Cessation
- 1981-07-15 YU YU1745/81A patent/YU44417B/xx unknown
- 1981-07-16 SK SK5450-81A patent/SK278294B6/sk unknown
- 1981-07-17 OA OA57453A patent/OA06862A/xx unknown
- 1981-07-17 NZ NZ197748A patent/NZ197748A/en unknown
- 1981-07-20 GR GR65562A patent/GR74283B/el unknown
- 1981-07-20 US US06/284,812 patent/US4431491A/en not_active Expired - Lifetime
- 1981-07-20 PL PL1981232287A patent/PL134831B1/pl unknown
- 1981-07-21 RO RO104942A patent/RO82685B/ro unknown
- 1981-07-22 GB GB8122533A patent/GB2080830B/en not_active Expired
- 1981-07-22 BR BR8104735A patent/BR8104735A/pt not_active IP Right Cessation
- 1981-07-22 ES ES504180A patent/ES504180A0/es active Granted
- 1981-07-22 AU AU73198/81A patent/AU549056B2/en not_active Expired
- 1981-07-22 NO NO812512A patent/NO157906C/no unknown
- 1981-07-22 JP JP56115004A patent/JPS6037197B2/ja not_active Expired
- 1981-07-22 CA CA000382300A patent/CA1157803A/fr not_active Expired
- 1981-07-23 HU HU812155A patent/HU187339B/hu not_active IP Right Cessation
- 1981-07-23 KR KR1019810002673A patent/KR850001767B1/ko active
-
1982
- 1982-08-12 ES ES514946A patent/ES8306192A1/es not_active Expired
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| HU187339B (en) | Process and apparatus for correct filling and controlling correct doses of alumina for electrolyzing furnace of hot process, and process for producing aluminium | |
| EP3196340B1 (en) | Method for controlling feeding of alumina into electrolyzer during aluminum production | |
| RU2347014C2 (ru) | Способ и система управления добавлениями порошкообразных материалов в ванну электролизера, предназначенного для получения алюминия | |
| HU207540B (en) | Process and apparatus for controlling quantity of solide additives for electrolytical celles with aluminium-production | |
| US4377452A (en) | Process and apparatus for controlling the supply of alumina to a cell for the production of aluminum by electrolysis | |
| ES554683A0 (es) | Un procedimiento de regulacion precisa de un contenido bajo de alumina comprendido entre 1 y 4,5% en una cuba para la produccion de aluminio por electrolisis | |
| US3888747A (en) | Method of and apparatus for producing metal | |
| RU2296188C2 (ru) | Способ регулирования электролизера для получения алюминия | |
| US4921584A (en) | Anode film formation and control | |
| RU2023058C1 (ru) | Способ управления процессом электролитического получения алюминия в электролизере | |
| JPS55145188A (en) | Control method for aluminum supply for aluminum electrolytic bath | |
| US7180931B1 (en) | Electrode immersion depth determination and control in electroslag remelting furnace | |
| JPH10239011A (ja) | めっき表面積の測定装置並びに電解めっき装置及び電解めっき方法 | |
| US4437950A (en) | Method of controlling aluminum electrolytic cells | |
| JPS61227191A (ja) | 溶融塩浴中溶解金属含量の連続的調整法及び電解槽への前記金属の塩の連続的供給における前記方法の使用 | |
| AU2002238696B2 (en) | Method for regulating an electrolytic cell | |
| Bek et al. | Kinetics of gold electrodeposition from cyanide electrolytes at a monitored surface coverage by thallium atoms | |
| Sato et al. | Electrowinning of metallic lithium from molten salts | |
| Shiver et al. | Method and Apparatus for Reduction Cell Control | |
| AU719053B2 (en) | Process for controlling the alumina content of the bath in electrolysis cells for aluminum production | |
| JPH03197625A (ja) | Ｅｓｒスラグの制御方法 | |
| KR101118283B1 (ko) | 분환원철 레벨 측정장치 및 방법 | |
| SI8111745A8 (sl) | Postopek za regulacijo ritma vnašanja in vsebnosti glinice v kadi za elektrolizo iz raztopine aluminija | |
| DE1483343A1 (de) | Reduktionszellen-Steuersystem | |
| RU2002123974A (ru) | Способ питания алюминиевого электролизера фторсолями |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HU90 | Patent valid on 900628 | ||
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |