RU2220231C2 - Process of control over feed of aluminum oxide into electrolytic cells to win aluminum - Google Patents

Process of control over feed of aluminum oxide into electrolytic cells to win aluminum Download PDF

Info

Publication number
RU2220231C2
RU2220231C2 RU99112553/02A RU99112553A RU2220231C2 RU 2220231 C2 RU2220231 C2 RU 2220231C2 RU 99112553/02 A RU99112553/02 A RU 99112553/02A RU 99112553 A RU99112553 A RU 99112553A RU 2220231 C2 RU2220231 C2 RU 2220231C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
resistance
cell
concentration
values
Prior art date
Application number
RU99112553/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99112553A (en
Inventor
Асбьёрн Сигурд ЛАРСЕН (NO)
Асбьёрн Сигурд ЛАРСЕН
Original Assignee
Норск Хюдро Аса
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Норск Хюдро Аса filed Critical Норск Хюдро Аса
Priority to RU99112553/02A priority Critical patent/RU2220231C2/en
Publication of RU99112553A publication Critical patent/RU99112553A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2220231C2 publication Critical patent/RU2220231C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: aluminum production. SUBSTANCE: process of control over feed of aluminum oxide into electrolytic cells to win aluminum is based on measurement of resistance between electrodes of cell which value is recorded in fixed time intervals. Resistance between electrodes is measured, values of resistance are recorded in fixed time intervals, concentration of aluminum oxide in electrolytic cell is evaluated and aluminum oxide is fed into cell in inadequate or excessive amount at fixed rate to prevent undesirable anode effect, undesirable high concentration of oxide, to detect unbalance between energy supply and decomposition of oxide fed into bath from outside and to look after state of cell. Time moment T is chosen on basis of number of resistance values recorded right before and after time moment T, lines E and Y, angle β included between lines E and Y are computed and angular coefficients are found for evaluation of concentration. On basis of several computed values one or several curves are constructed, value of amplitude for curve of angles β is recorded and recorded values of resistance and obtained curves are compared with time moments of beginning of excessive or insufficient feed. EFFECT: raised efficiency of process. 6 cl, 5 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к способу управления подачей оксида алюминия в электролитические ячейки для получения алюминия, основанному на измерении электрического сопротивления между электродами электролитической печи, величина которого регистрируется через фиксированные интервалы времени. The present invention relates to a method for controlling the supply of alumina to electrolytic cells for producing aluminum, based on measuring the electrical resistance between the electrodes of an electrolytic furnace, the value of which is recorded at fixed time intervals.

Известные алгоритмы управления для точечной (т.е. локализованной в определенных местах ввода) подачи исходного сырья основаны на принципе идеального соответствия между сопротивлением ячейки и концентрацией оксида, представленного U-образной кривой, на которой концентрация откладывается по оси х, а сопротивление ячейки - по оси у. Рассмотрим верхнюю кривую на фиг. 1. Нижняя часть кривой обычно соответствует концентрации оксида, равной 4%. Такой алгоритм управления состоит в управлении ячейкой посредством сохранения низкого значения концентрации - ниже 4%. В этой области сопротивление ячейки увеличивается с уменьшением концентрации и, наоборот, уменьшается с увеличением концентрации. На практике это может осуществляться таким образом, что, если измерение сопротивления ячейки дает, например, величину, соответствующую концентрации оксида 2%, в ячейку может подаваться избыточное количество оксида, вследствие чего концентрация оксида в ванне увеличивается. Через некоторый промежуток времени, обычно 30-60 минут, концентрация оксида в обычном случае составит приблизительно 3%, и сопротивление ячейки уменьшится. В дальнейшем в ячейку подают недостаточное количество оксида, так что концентрация снова падает. Когда концентрация оксида снова составит 2%, может быть начат новый период избыточной подачи. При использовании этого алгоритма управления осуществляют возбуждение ячейки по концентрации оксида, для того чтобы получить сигнал в виде сопротивления ячейки, который используется для управления концентрацией оксида в ванне для данной ячейки на относительно низком уровне. Термин "R-сигнал" будет использоваться далее для обозначения сопротивления ячейки в периоды времени, окружающие моменты изменения скорости подачи. Термин "ускоренная подача" в дальнейшем обозначает избыточную подачу с фиксированной скоростью. Known control algorithms for the point (i.e., localized in certain places of input) feed feed are based on the principle of an ideal match between the cell resistance and the oxide concentration represented by a U-shaped curve, on which the concentration is plotted along the x axis, and the cell resistance along y axis. Consider the upper curve in FIG. 1. The lower part of the curve usually corresponds to an oxide concentration of 4%. Such a control algorithm consists in controlling the cell by keeping the concentration low - below 4%. In this region, the cell resistance increases with decreasing concentration and, conversely, decreases with increasing concentration. In practice, this can be done in such a way that if, for example, measuring the resistance of a cell gives a value corresponding to an oxide concentration of 2%, an excess amount of oxide can be supplied to the cell, as a result of which the concentration of oxide in the bath increases. After a certain period of time, usually 30-60 minutes, the oxide concentration in the usual case will be approximately 3%, and the cell resistance will decrease. Subsequently, an insufficient amount of oxide is fed into the cell, so that the concentration drops again. When the oxide concentration is again 2%, a new period of over feed can be started. Using this control algorithm, the cell is excited by the oxide concentration in order to obtain a signal in the form of a cell resistance, which is used to control the oxide concentration in the bath for a given cell at a relatively low level. The term "R-signal" will be used hereinafter to mean the resistance of the cell in the periods of time surrounding the moments of change in the feed rate. The term "rapid feed" hereinafter refers to excessive feed at a fixed speed.

Определения:
U - период времени с недостаточной подачей
Н - период времени с ускоренной подачей
UH период - период времени U+Н
старт Н - момент времени запуска ускоренной подачи
старт U - момент времени запуска недостаточной подачи.
Definitions:
U - period of time with insufficient supply
N - time period with accelerated feed
UH period - time period U + H
start N - time moment of the start of accelerated feed
start U is the point in time when the insufficient feed starts.

Если концентрация оксида в ванне становится достаточно низкой (приблизительно 1,8%), то имеет место так называемый анодный эффект. При анодном эффекте обычно немедленно возрастает напряжение приблизительно до 50 Вт. Этот эффект обычно продолжается приблизительно 5 мин. Для устранения анодного эффекта, как правило, необходимы специальные меры. Анодные эффекты могут быть желательными либо нежелательными. Одно из преимуществ технологии точечной подачи сырья состоит в том, что частота анодных эффектов может быть радикально уменьшена. If the concentration of oxide in the bath becomes sufficiently low (approximately 1.8%), then the so-called anode effect takes place. With the anode effect, the voltage usually rises immediately to approximately 50 watts. This effect usually lasts approximately 5 minutes. To eliminate the anode effect, as a rule, special measures are necessary. Anode effects may be desirable or undesirable. One of the advantages of spot feed technology is that the frequency of anode effects can be drastically reduced.

Подачей энергии в электролитическую ячейку можно управлять за счет регулировки положения анода в направлении вверх и вниз в периоды, когда отсутствует анодный эффект. Автоматическая регулировка основана на измерении омического сопротивления ячейки. Если измерение дает значение вне зоны нечувствительности вокруг эталонного значения сопротивления, проводится регулировка анода. Используются верхняя и нижняя зоны нечувствительности. Две нечувствительности и эталонное значение могут изменяться автоматически в зависимости от состояния ячейки. The energy supply to the electrolytic cell can be controlled by adjusting the position of the anode in the up and down directions during periods when there is no anode effect. Automatic adjustment is based on measuring the ohmic resistance of the cell. If the measurement gives a value outside the deadband around the reference resistance value, the anode is adjusted. The upper and lower dead zones are used. Two insensitivity and a reference value may change automatically depending on the state of the cell.

Для того чтобы оптимизировать рабочие условия и повысить экономичность, является желательным сохранять низкую концентрацию оксида в ванне. Для того чтобы определить точку, которая соответствует концентрации оксида, приблизительно равной 2%, т.е. концентрации, которая обычно несколько превышает концентрацию, создаваемую за счет анодного эффекта в ячейке, используется изменение уровня сопротивления, например, на протяжении периода времени, предшествующего достижению этой точки, или же угловой коэффициент сопротивления вблизи этой точки. Угловой коэффициент сопротивления может быть определен на основе уравнения для прямой линии в системе координат х-у, т.е. у= ах+b, где а представляет собой угловой коэффициент. Алгоритм управления может быть основан на сочетании как изменения уровня сопротивления, так и углового коэффициента сопротивления. Решение о том, что точка достигнута, называется прогнозом (т.е. прогнозом анодного эффекта). In order to optimize operating conditions and increase efficiency, it is desirable to maintain a low concentration of oxide in the bath. In order to determine the point that corresponds to an oxide concentration of approximately 2%, i.e. concentration, which usually slightly exceeds the concentration created due to the anode effect in the cell, a change in the resistance level is used, for example, during the period of time preceding the achievement of this point, or the angular coefficient of resistance near this point. The angular coefficient of resistance can be determined based on the equation for a straight line in the xy coordinate system, i.e. y = ax + b, where a is an angular coefficient. The control algorithm can be based on a combination of both changing the resistance level and the angular coefficient of resistance. The decision that a point has been reached is called a prediction (i.e., a prediction of the anode effect).

Проблема для известных способов предсказания состоит в том, что идеальное соотношение между сопротивлением и концентрацией, на котором основаны эти способы, может быть серьезно нарушено за счет других условий в ячейке - условий, которые влияют на изменение сопротивления с течением времени. Такие нарушения являются особенно большими в ячейках (электролизерах) Седерберга (Söderberg) и приводят ко многим ошибочным прогнозам. Ошибочные прогнозы представляют собой прогнозы, которые имеют место при относительно высоких концентрациях в ванне. Верные прогнозы представляют собой прогнозы, которые имеют место при достаточно низких концентрациях оксида в ванне. A problem for known prediction methods is that the ideal relationship between resistance and concentration on which these methods are based can be seriously compromised by other conditions in the cell — conditions that affect the change in resistance over time. Such disturbances are especially large in Söderberg cells (electrolyzers) and lead to many erroneous predictions. Erroneous forecasts are forecasts that occur at relatively high concentrations in the bath. True forecasts are forecasts that occur at sufficiently low concentrations of oxide in the bath.

Примером нарушения является изменение сопротивления в связи с поглощением осадка оксида с поддона и с покрытия стенок. Поглощение осадка вызывает падение уровня металла с увеличением в результате этого сопротивления. Изменение сопротивления в единицу времени зависит от многих факторов, например, подачи энергии для разложения оксида, количества осадка в ячейке, химической и механической доступности к осадку, геометрии покрытия стенок, количества ванн и т.п. Механическая доступность в этом отношении включает, в числе прочего, потоки жидкости в ванне и металле. Существенными являются пути потоков и физические скорости потоков. An example of a violation is a change in resistance due to absorption of an oxide deposit from the pallet and from the wall coating. The absorption of the precipitate causes a drop in the metal level with an increase as a result of this resistance. The change in resistance per unit time depends on many factors, for example, the energy supply for the decomposition of oxide, the amount of sediment in the cell, chemical and mechanical accessibility to the precipitate, the geometry of the wall coating, the number of bathtubs, etc. Mechanical accessibility in this regard includes, but is not limited to, fluid flows in the bath and metal. The flow paths and physical flow velocities are significant.

Во всех электролитических ячейках для получения алюминия концентрация оксида в ванне всегда зависит от двух источников оксида: оксида, подаваемого в ванну извне, и оксида, образующегося в ванне изнутри. Оксид из внутреннего источника поступает из осадка с поддона и из покрытия стенок. В связи с тем, что подача оксида в ячейку осуществляется через спекшийся слой в ванне, находящийся у точек подачи (мест ввода) сырья, некоторая часть оксида может пройти через находящуюся в ванне фазу без разложения. Этот оксид становится осадком. Количество оксида, который становится осадком, зависит, помимо прочего, от концентрации оксида в ванне и локальной подачи энергии к порции оксида. Высокая концентрация и небольшое "превышение температуры" благоприятствуют образованию осадка. "Превышение температуры" обозначает разницу между температурой в ванне и температурой плавления содержимого ванны (температура ликвидуса). Два вышеупомянутых оксидных потока могут сильно изменяться в ячейке Седерберга с точечной подачей сырья. В ячейке с предварительным обжигом и с точечной подачей сырья обычно доминирует поток оксида от точек подачи сырья. In all electrolytic cells for producing aluminum, the concentration of oxide in the bath always depends on two sources of oxide: the oxide supplied to the bath from the outside, and the oxide formed in the bath from the inside. The oxide from the internal source comes from the sediment from the sump and from the wall coating. Due to the fact that the oxide is fed into the cell through a sintered layer in the bath located at the feed points (injection points) of the raw material, some of the oxide can pass through the phase in the bath without decomposition. This oxide becomes a precipitate. The amount of oxide that becomes a precipitate depends, among other things, on the concentration of oxide in the bath and the local energy supply to the oxide portion. High concentration and a slight "temperature rise" favor the formation of sediment. "Excess temperature" refers to the difference between the temperature in the bath and the melting temperature of the contents of the bath (liquidus temperature). The two aforementioned oxide streams can vary greatly in the Soderberg cell with point feed. In a cell with preliminary firing and with a point feed of raw materials, the oxide flow from the feed points is usually dominant.

Если в ячейке имеется большое количество легко доступного осадка, высокая концентрация оксида в ванне может поддерживаться в течение длительного периода, когда происходит поглощение осадка. Осадок, который исчезает, часто приводит к увеличению сопротивления. Это увеличение сопротивления часто ведет к ошибочным прогнозам. Прогноз дает относительно высокую скорость подачи оксида через питатели (подающие механизмы) для определенного периода времени (избыточная подача). Таким образом, подается оксид, который постепенно образует новый осадок, концентрация оксида в ванне может оставаться высокой на протяжении длительного времени. Периоды высокой концентрации снижают экономичность процесса. If there is a large amount of readily available sediment in the cell, a high oxide concentration in the bath can be maintained for a long period when sediment absorption occurs. A precipitate that disappears often leads to an increase in resistance. This increase in resistance often leads to erroneous forecasts. The forecast gives a relatively high feed rate of oxide through the feeders (feed mechanisms) for a certain period of time (over feed). Thus, oxide is supplied, which gradually forms a new precipitate; the concentration of oxide in the bath can remain high for a long time. Periods of high concentration reduce the efficiency of the process.

Другие переменные параметры в ячейке также могут приводить к ложным прогнозам, например, изменение температуры, изменение химического состава ванны и изменение формы покрытия стенок. Other variable parameters in the cell can also lead to false predictions, for example, changes in temperature, changes in the chemical composition of the bath, and changes in the shape of the wall coating.

Другими примерами состояний, в которых известные способы управления не всегда работают оптимально, является период после проявления анодного эффекта, период после выпуска металла, период после осаждения на стенки или конечного осаждения, другие периоды с высокой концентрацией оксида в ванне, периоды с крайне низкой концентрацией оксида в ванне, периоды с высоким уровнем шума сопротивления в ячейках, периоды с высоким поглощением осадка и периоды с высокой температурой в ванне. Other examples of conditions in which known control methods do not always work optimally are the period after the manifestation of the anode effect, the period after the release of metal, the period after deposition on the walls or final deposition, other periods with a high concentration of oxide in the bath, periods with an extremely low concentration of oxide in the bath, periods with a high level of noise of resistance in the cells, periods with high sediment absorption and periods with a high temperature in the bath.

В отношении к вышеперечисленным состояниям известные алгоритмы управления будут характеризоваться в большей или меньшей степени ошибочными прогнозами и высокой концентрацией оксида, поскольку достаточно хорошее общее представление о концентрации оксида не является доступным ни в один момент времени. Ячейки Седерберга обычно в большей степени подвержены ошибочным прогнозам по сравнению с ячейками с предварительным обжигом. In relation to the above states, known control algorithms will be characterized to a greater or lesser extent by erroneous forecasts and a high oxide concentration, since a sufficiently good general idea of the oxide concentration is not available at any time. Soderberg cells are usually more prone to erroneous forecasts than cells with pre-firing.

Известен способ управления подачей оксида алюминия в электролитические ячейки для получения алюминия, описанный, например, в патенте Норвегии 166821 или в патенте Норвегии 172192. Кроме того известен способ управления подачей оксида алюминия в электролитические ячейки для получения алюминия, включающий измерение сопротивления между электродами электролитической ячейки, регистрацию значений сопротивления через фиксированные интервалы времени, оценку концентрации оксида алюминия в электролитической ячейке и подачу оксида алюминия в ячейку в недостаточном или избыточном количестве с фиксированной скоростью (ЕР 044794 С 25 С 3/20, 27.01.1982). A known method of controlling the supply of alumina to electrolytic cells for producing aluminum is described, for example, in Norwegian patent 166821 or in Norwegian patent 172192. In addition, there is a method for controlling the supply of alumina to electrolytic cells for producing aluminum, including measuring the resistance between the electrodes of the electrolytic cell, registration of resistance values at fixed time intervals, estimation of the concentration of alumina in the electrolytic cell and the supply of alumina to the cell in insufficient or excessive amounts at a fixed speed (EP 044794 C 25 C 3/20, 01/27/1982).

Задачей изобретения является разработать алгоритм управления подачей оксида алюминия в электролитические ячейки для получения алюминия, который может улучшить управление концентрацией оксида, чтобы повысить надежность прогнозов. The objective of the invention is to develop an algorithm for controlling the supply of alumina to electrolytic cells to produce aluminum, which can improve the control of the oxide concentration in order to increase the reliability of forecasts.

Эта задача решается в способе управления подачей оксида алюминия в электролитические ячейки для получения алюминия, включающем измерение сопротивления между электродами электролитической ячейки, регистрацию значений сопротивления через фиксированные интервалы времени, оценку концентрации оксида алюминия в электролитической ячейке и подачу оксида алюминия в ячейку в недостаточном или избыточном количестве с фиксированной скоростью, за счет того что для оценки концентрации выбирают момент времени Т на основе ряда значений сопротивлений, зарегистрированных непосредственно перед моментом времени Т, рассчитывают первую линию Е на основе ряда значений сопротивлений, зарегистрированных непосредственно после момента времени Т, рассчитывают вторую линию Y, рассчитывают угол β между линиями Е и Y для нескольких значений момента времени Т, для линий Е и Y определяют угловые коэффициенты на основе нескольких рассчитанных значений угла β и, при необходимости, углового коэффициента для прямой Y для ряда моментов времени Т, совпадающих с моментами измерений сопротивления, строят одну или несколько кривых, регистрируют значение амплитуды для кривой углов β и зарегистрированные значения сопротивления и полученные кривые сравнивают с моментами времени начала избыточной или недостаточной подачи. This problem is solved in a method for controlling the supply of alumina to electrolytic cells to produce aluminum, including measuring the resistance between the electrodes of the electrolytic cell, recording resistance values at fixed time intervals, estimating the concentration of alumina in the electrolytic cell, and supplying aluminum oxide to the cell in an insufficient or excessive amount with a fixed speed, due to the fact that to estimate the concentration, choose the time moment T based on a series of resistance values of the measurements recorded immediately before time T, calculate the first line E on the basis of a series of resistance values recorded immediately after time T, calculate the second line Y, calculate the angle β between the lines E and Y for several values of time T, for lines E and Y determine the angular coefficients on the basis of several calculated values of the angle β and, if necessary, the angular coefficient for the straight line Y for a number of moments of time T that coincide with the moments of resistance measurements, If one or more curves are observed, the amplitude value for the angle curve β is recorded, and the recorded resistance values and the obtained curves are compared with the times when the over or under feed starts.

Согласно предпочтительным формам выполнения управление используют для того, чтобы исключить концентрации, которые являются более низкими, чем заданное значение для предотвращения нежелательного анодного эффекта;
управление используют для обнаружения концентраций оксида, которые являются более высокими, чем заданное значение, с целью предотвращения нежелательно высокой концентрации оксида;
управление осуществляют для снижения количества осадка оксида в ячейке при слишком большом количестве осадка;
управление используют для обнаружения дисбаланса между подачей энергии и разложением оксида, подаваемого в ванну извне;
значения, регистрируемые в связи с управлением, используются для слежения за состоянием ячейки;
управление используют при управлении электролитической ячейкой, основанном на измерении электрического сопротивления.
According to preferred embodiments, control is used to eliminate concentrations that are lower than a predetermined value to prevent an undesired anode effect;
control is used to detect oxide concentrations that are higher than a predetermined value in order to prevent an undesirably high oxide concentration;
control is carried out to reduce the amount of oxide deposit in the cell with too much precipitate;
control is used to detect an imbalance between the supply of energy and the decomposition of oxide supplied to the bath from the outside;
the values recorded in connection with the control are used to monitor the state of the cell;
control is used when controlling an electrolytic cell based on a measurement of electrical resistance.

Согласно изобретению сопротивление ячеек и происходящие процессы непрерывно отслеживаются (мониторинг). Это отслеживание осуществляется описанными методиками, чтобы избежать некорректной интерпретации измерений. В те периоды, когда известная схема управления может привести к нежелательному развитию вследствие некорректной интерпретации, подачей оксида в ячейку управляют с использованием алгоритмов фиксированной подачи оксида вне зависимости от сопротивления ячейки. В то же время им сопутствуют фиксированные алгоритмы для подачи энергии. Эти алгоритмы создаются таким образом, что ячейка достигает состояния, при котором как можно быстрее снова вводится известная схема управления. Алгоритмы определяются также таким образом, что на протяжении длительного периода они систематически противодействуют образованию осадка и ведут к сбору осадка. According to the invention, cell resistance and ongoing processes are continuously monitored (monitoring). This tracking is carried out by the described methods in order to avoid incorrect interpretation of measurements. In those periods when the known control scheme can lead to undesirable development due to an incorrect interpretation, the oxide supply to the cell is controlled using fixed oxide supply algorithms, regardless of the resistance of the cell. At the same time, they are accompanied by fixed algorithms for supplying energy. These algorithms are created in such a way that the cell reaches a state in which a known control scheme is again introduced as quickly as possible. Algorithms are also defined in such a way that over a long period they systematically counteract the formation of sediment and lead to the collection of sediment.

Форма R-сигнала может быть зарегистрирована, например, следующим образом (см. фиг.2): β представляет собой угол между двумя прямыми линиями, где одна линия, а именно более ранняя линия Е, проведена через 10 точек на кривой сопротивления, что соответствует в данном случае периоду в 20 минут. Другая линия, а именно более поздняя линия Y, проведена через следующие 10 точек. Кривую значений β получают посредством продвижения линий на одно измерение вперед по времени, т.е. на 2 минуты. В дальнейшем по отношению к кривой β применяются термины "кривая β" и "кривая углов". Величина β и угловые коэффициенты для прямых Е и Y являются примерами так называемых UH-параметров. Соответствующее определение дано ниже. The R-waveform can be registered, for example, as follows (see FIG. 2): β represents the angle between two straight lines, where one line, namely the earlier line E, is drawn through 10 points on the resistance curve, which corresponds to in this case, a period of 20 minutes. Another line, namely the later line Y, is drawn through the next 10 points. The curve of β values is obtained by moving the lines one dimension forward in time, i.e. for 2 minutes. Further, in relation to curve β, the terms “curve β” and “angle curve” are used. The value β and the angular coefficients for the straight lines E and Y are examples of the so-called UH-parameters. The corresponding definition is given below.

Ниже способ описывается более подробно с использованием примеров выполнения и графиков, где:
на фиг.1 приведена кривая, показывающая зависимость сопротивления ячейки R от концентрации оксида в ванне;
на фиг. 2 на одном и том же графике приведены типичное изменение сопротивления R ячейки, связанная с ним кривая β и скорости подачи сырья для ячейки. Для кривой значений R проведено преобразование координат, так чтобы она могла быть построена на том же графике, что и кривая β;
на фиг. 3 показаны фундаментальные зависимости, которые найдены между кривой β, концентрацией оксида в ванне и скоростями подачи;
на фиг.4 приведена типичная кривая β до и после анодного эффекта, и
на фиг.5 приведена регистрация анодного эффекта.
The method is described in more detail below using examples of execution and graphs, where:
figure 1 shows a curve showing the dependence of the resistance of the cell R on the concentration of oxide in the bath;
in FIG. 2 on the same graph shows a typical change in the resistance R of the cell, the associated β curve and the feed rate for the cell. A coordinate transformation was carried out for the R value curve, so that it can be built on the same graph as the β curve;
in FIG. Figure 3 shows the fundamental relationships that are found between the β curve, the concentration of oxide in the bath, and feed rates;
figure 4 shows a typical curve β before and after the anode effect, and
figure 5 shows the registration of the anode effect.

В способе используется накопленная информация о форме кривой сопротивления за период времени, который включает период недостаточной подачи сырья и последующий период избыточной подачи сырья. Этот период дальше будет называться "период R-сигнала". При низких значениях концентрации оксида в ванне в идеальных условиях для кривой сопротивления при переходе от недостаточной подачи сырья к избыточной подаче имеет место отклонение вниз. При концентрациях, равных приблизительно 5% и выше, кривая отклоняется вверх. При концентрациях, близких приблизительно к 4%, отклонение кривой становится незначительным или отсутствует. К идеальным кривым добавляется влияние абсорбции осадка и других "возмущений" на R-сигнал. В ячейках Седерберга часто наблюдается, что такие эффекты ведут к тому, что R-сигнал вращается против часовой стрелки (см. фиг.1). The method uses the accumulated information about the shape of the resistance curve for a period of time, which includes a period of insufficient supply of raw materials and the subsequent period of excessive supply of raw materials. This period is hereinafter referred to as the “R-signal period”. At low values of the concentration of oxide in the bath under ideal conditions for the resistance curve, a downward deviation occurs when switching from an insufficient supply of raw materials to an excess supply. At concentrations of approximately 5% and above, the curve deviates upward. At concentrations close to approximately 4%, the deviation of the curve becomes insignificant or absent. The effect of sediment absorption and other “disturbances” on the R signal is added to ideal curves. In Soderberg cells it is often observed that such effects lead to the fact that the R-signal rotates counterclockwise (see figure 1).

При низких концентрациях происходит разрыв R-сигнала, так что скорость его роста в связи с избыточной подачей сырья является более низкой, чем скорость роста в связи с недостаточной подачей сырья. При более высоких концентрациях разрыв R-сигнала является менее резким. Разрыв может даже полностью отсутствовать, иными словами, R-сигнал имеет характеристические формы, которые зависят от концентрации оксида в ванне. At low concentrations, the R-signal breaks, so that its growth rate due to the excess feed is lower than the growth rate due to the insufficient feed. At higher concentrations, the gap of the R signal is less sharp. The gap may even be completely absent, in other words, the R-signal has characteristic forms that depend on the concentration of oxide in the bath.

Период R-сигнала может быть описан путем числового подбора подходящей математической функции, в дальнейшем называемой "UH-функция". UH-функция может быть, например, параболой. В этом способе используются две линии Е и Y (смотри данное выше определение β и фиг.2). Математическую функцию подгоняют к кривой сопротивления для фиксированного периода времени, составляющего от 30 до 60 минут. Функция однозначно описывается ее параметрами - UH-параметрами. В качестве UH-параметров выбираются β и угловой коэффициент для Y. Путем передвижения подогнанной функции вперед по времени на одно измерение получают новые значения для UH-параметров. Каждый отдельный UH-параметр может быть получен в виде изменяющейся со временем кривой. Параметры изменяются с изменением концентрации оксида в ванне. UH-параметры могут изменяться от ячейки к ячейке, даже если ячейки имеют одинаковые концентрации оксида в ванне. В одной и той же ячейке при фиксированном уровне концентрации оксида параметры могут также меняться со временем, однако это изменение является медленным. С использованием механизма подгонки данных может быть определено ожидаемое значение для UH-параметров ячейки, близких к концентрации, соответствующей анодному эффекту. Влияние любых операций регулирования анода на кривую сопротивления может быть исключено при помощи простых методик перед расчетом UH-параметров. The period of the R-signal can be described by numerically selecting a suitable mathematical function, hereinafter referred to as the "UH-function". The UH function may be, for example, a parabola. In this method, two lines E and Y are used (see the above definition of β and FIG. 2). The mathematical function is adjusted to a resistance curve for a fixed period of time ranging from 30 to 60 minutes. The function is uniquely described by its parameters - UH-parameters. Β and the slope for Y are selected as UH parameters. By moving the fitted function forward in time by one measurement, new values for the UH parameters are obtained. Each individual UH parameter can be obtained as a curve that changes over time. The parameters change with a change in the concentration of oxide in the bath. UH parameters can vary from cell to cell, even if the cells have the same oxide concentration in the bath. In the same cell at a fixed level of oxide concentration, the parameters can also change with time, however, this change is slow. Using the data fitting mechanism, the expected value for the UH parameters of the cell close to the concentration corresponding to the anode effect can be determined. The influence of any anode regulation operations on the resistance curve can be eliminated using simple techniques before calculating the UH parameters.

Для нахождения ожидаемых значений UH-параметров могут использоваться полученные опытным путем графики. Экспериментальные графики могут быть одними и теми же для нескольких ячеек. Экспериментальные графики могут быть также индивидуальными для каждой ячейки. Какой метод является наилучшим, зависит от однородности и стабильности всего набора рассматриваемых ячеек. To find the expected values of the UH parameters, empirically obtained graphs can be used. Experimental plots can be the same for multiple cells. Experimental plots can also be individual for each cell. Which method is best depends on the uniformity and stability of the entire set of cells under consideration.

Концентрация оксида в ванне может быть оценена в любой момент времени путем сравнения текущих UH-параметров с ожидаемыми значениями параметров. Управляющая программа сохраняет значения отсчетов количества сырья, подаваемого через питатели. Используя эту информацию и ход изменения UH-параметров, можно оценить подачу в ванну оксида, который поступает не из питателей. В обычном случае будет преобладать самоподача сырья из осадка и покрытия стенок. Таким образом, "самоподача" определяется как подача оксида в ванну из осадка и из покрытия стенок. The concentration of oxide in the bath can be estimated at any time by comparing the current UH parameters with the expected values of the parameters. The control program stores the values of the samples of the amount of raw material supplied through the feeders. Using this information and the course of the change in the UH parameters, it is possible to evaluate the supply of oxide to the bath, which does not come from the feeders. In the usual case, self-supply of raw materials from sediment and wall coverings will prevail. Thus, "self-feeding" is defined as the supply of oxide to the bath from the sediment and from the wall covering.

Является целесообразным, чтобы решение о продолжительности недостаточной и избыточной подачи сырья в следующем UH-периоде было принято в предыдущем UH-периоде, так чтобы концентрация оксида в ванне изменялась оптимальным образом. В продолжение UH-периода верхняя зона нечувствительности для регулировки анода является относительно высокой вплоть до тех пор, пока не заканчивается период избыточной подачи. Затем зона нечувствительности снижается. Таким образом, регулировка анода согласуется с UH-периодом. В обычном случае только специальные возмущения приводят к регулировке анода в продолжение периода иным образом, например, выпуск металла, конечное осаждение, вытягивание затвора, обработка шумов и т.п. В случае крупных возмущений R-сигнала (шум) оцененная концентрация оксида в ванне отклоняется в качестве управляющей информации для данного UH-периода. В случае регулирования анода влияние возмущения на кривую сопротивления устраняется перед расчетом переменных. It is advisable that the decision on the duration of the insufficient and excessive supply of raw materials in the next UH period be made in the previous UH period, so that the concentration of oxide in the bath changes optimally. During the UH period, the upper deadband for adjusting the anode is relatively high until the overfeeding period ends. Then the deadband decreases. Thus, the adjustment of the anode is consistent with the UH period. In the usual case, only special perturbations lead to the adjustment of the anode over a period in a different way, for example, metal release, final deposition, shutter extension, noise processing, etc. In the case of large disturbances of the R-signal (noise), the estimated oxide concentration in the bath is rejected as control information for a given UH period. In the case of regulation of the anode, the influence of the disturbance on the resistance curve is eliminated before calculating the variables.

В отношении оценки информация, например, двух последних UH-периодов может быть использована и отфильтрована таким образом, что последнее принятое значение принимается в расчет в большей степени, чем предыдущее значение, и т.д. Regarding the assessment, information, for example, of the last two UH periods can be used and filtered so that the last accepted value is taken into account more than the previous value, etc.

Целесообразно, чтобы UH-периоды были настолько короткими, насколько это возможно. Однако они должны быть достаточно продолжительными для того, чтобы гарантировать, что информация, содержащаяся в кривой сопротивления (R-сигнал), не устаревает. It is advisable that the UH periods are as short as possible. However, they must be long enough to ensure that the information contained in the resistance curve (R-signal) does not become outdated.

Оптимальное изменение концентрации оксида в ванне определяется ситуацией и адаптируется к подаче сырья из осадка в ячейке. При низкой концентрации оксида в ванне и низкой подаче из осадка, большая часть оксида должна дозировано подаваться через точечные питатели, чтобы исключить анодный эффект. Если точечные питатели подают за период времени больше оксида, чем поглощаемое количество, избыток оксида обычно создает относительно легко доступный осадок и/или повышает концентрацию оксида в ванне. The optimal change in the concentration of oxide in the bath is determined by the situation and adapts to the supply of raw materials from the sediment in the cell. With a low concentration of oxide in the bath and a low feed from the precipitate, most of the oxide should be dosed through point feeders in order to eliminate the anode effect. If the point feeders supply more oxide than the amount absorbed over a period of time, the excess oxide usually creates a relatively readily available precipitate and / or increases the concentration of oxide in the bath.

В продолжение периода времени сразу после анодного эффекта оксид подается через питатели в фиксированных количествах в единицу времени, так чтобы концентрация оксида изменялась оптимальным образом. В ходе этого периода прогнозы в процессе управления не используются. По окончании этого периода может быть применен описанный выше механизм управления. Over a period of time immediately after the anode effect, the oxide is fed through the feeders in fixed quantities per unit time, so that the oxide concentration varies optimally. During this period, forecasts are not used in the management process. At the end of this period, the control mechanism described above may be applied.

Были выполнены испытания в электролитических ячейках Седерберга с целью изучить взаимосвязь между сигналами сопротивления и скоростями подачи сырья при различных концентрациях оксида. В процессе испытаний в ячейки осуществлялась "ритмичная подача" сырья, т.е. с заранее заданной продолжительностью недостаточной подачи U и избыточной подачи Н в те периоды, во время которых в механизме контроля могут использоваться прогнозы. Подачу оксида регулировали таким образом, чтобы концентрация оксида в ванне сохранялась приблизительно на одном и том же уровне в продолжение длительных периодов времени. Продолжительность U изменяли в ходе испытаний. Продолжительность Н была установлена равной 30 минутам. Tests were performed in the Soderberg electrolytic cells to study the relationship between resistance signals and feed rates at various oxide concentrations. During the tests, a “rhythmic supply” of raw materials was carried out in the cells, i.e. with a predetermined duration of insufficient supply of U and excessive supply of H during those periods during which forecasts can be used in the control mechanism. The supply of oxide was controlled so that the concentration of oxide in the bath was maintained at approximately the same level over long periods of time. The duration of U was changed during the tests. Duration H was set to 30 minutes.

Во время испытаний в некоторых ячейках был зарегистрирован "эффект гистерезиса" при концентрациях оксида в ванне ниже 4%. В течение длительных периодов времени сигналы сопротивления были противоположны тем, которые ожидались. Сопротивление ячеек понижалось при недостаточной подаче сырья и повышалось при ускоренной подаче. Реакция ячеек в процессе испытаний может быть объяснена тем фактом, что ускоренная подача приводит к росту слоя оксида, который плавает на металле, и увеличивает сопротивление ячейки, тогда как при недостаточной подаче слой оксида и сопротивление уменьшаются. Вышеприведенное наблюдение будет в общем случае представлять собой возмущение в отношении управления питателями, подающими оксид в ячейку. During testing, a "hysteresis effect" was recorded in some cells at oxide concentrations in the bath below 4%. For extended periods of time, the resistance signals were the opposite of those expected. The resistance of the cells decreased with insufficient supply of raw materials and increased with accelerated supply. The reaction of the cells during the test can be explained by the fact that the accelerated supply leads to an increase in the oxide layer that floats on the metal and increases the resistance of the cell, whereas with insufficient supply the oxide layer and resistance decrease. The above observation will generally be a disturbance in the control of the feeders supplying oxide to the cell.

Регистрация эффекта гистерезиса указывает на слишком низкую подачу энергии для оксида, который подается в ячейку. Оксид не подвергается химическому разложению. Сочетание локальных потоков в ванне и локальных энергетических условий в ячейке может являться причиной этого состояния. Если такое состояние регистрируется в связи с ритмичной подачей, подача оксида через питатели может быть временно снижена, а эталонное значение сопротивления в ячейке может быть временно повышено. Эти меры запускаются автоматически в том случае, когда имеются в наличии другие условия. Степень и продолжительность указанных мер может управляться при помощи параметров, которые задаются вручную или автоматически. The registration of the hysteresis effect indicates a too low energy supply for the oxide, which is supplied to the cell. The oxide is not chemically decomposed. The combination of local flows in the bath and local energy conditions in the cell may be the cause of this condition. If this condition is recorded in connection with a rhythmic feed, the feed of oxide through the feeders can be temporarily reduced, and the reference value of the resistance in the cell can be temporarily increased. These measures are triggered automatically when other conditions are available. The extent and duration of these measures can be controlled using parameters that are set manually or automatically.

Однако было установлено, что за концентрацией оксида можно следить с использованием "регистрации угла", которая будет описана в дальнейшем. В том случае, когда регистрация угла показывает высокую концентрацию, может использоваться ритмичная подача до тех пор, пока регистрация угла не покажет, что концентрация снизилась. При низкой концентрации для управления подачей сырья могут использоваться известные механизмы прогнозов. При крайне низкой концентрации (близкой к состоянию анодного эффекта) энергия пульсирует, и для исключения анодного эффекта может использоваться высокая скорость подачи. Слежение за кривой сопротивления проводится непрерывно и с параллельным использованием регистрации угла. However, it has been found that oxide concentration can be monitored using “angle recording”, which will be described later. In the case where the registration of the angle shows a high concentration, a rhythmic feed can be used until the registration of the angle shows that the concentration has decreased. At low concentrations, well-known forecasting mechanisms can be used to control the feed. At an extremely low concentration (close to the state of the anode effect), the energy pulsates, and a high feed rate can be used to exclude the anode effect. The resistance curve is monitored continuously and using angle recording in parallel.

На фиг. 3 показана основополагающая взаимосвязь между скоростью подачи сырья, кривой углов и концентрацией оксида. Эта взаимосвязь основывается на результатах испытаний, и в верхней части фиг.3 показаны черточки, соответствующие моментам "старт U" и "старт Н", и "угол β" как функция времени. В нижней части фиг.3 показана соответствующая концентрация оксида как функция времени. Последние R-сигналы являются идеальными в отношении стандартного алгоритма управления во время, предшествующее анодному эффекту. Черточки для моментов "старт Н" и "старт U" являются такими, какими они должны быть в отношении к кривой β. На фиг. показано, что последние 6 черточек находятся "внутри" кривой. Это значит, что сопротивление повышается при недостаточной подаче и снижается при ускоренной подаче сырья. В данном случае разность времени между черточкой и соответствующим максимумом или минимумом на кривой является малой. В том случае, когда черточки находятся "внутри" кривой β и отклонения являются относительно большими, было зарегистрировано, что концентрация оксида является низкой. При расчете β на фиг. 3 не устранялось влияние регулировок анода на сопротивление R ячейки. In FIG. Figure 3 shows the fundamental relationship between feed rate, angle curve and oxide concentration. This relationship is based on the test results, and at the top of FIG. 3, dashes are shown corresponding to the “start U” and “start H” and “angle β” moments as a function of time. At the bottom of FIG. 3, the corresponding oxide concentration is shown as a function of time. The latest R signals are ideal with respect to the standard control algorithm during the time preceding the anode effect. Dashes for the “start H” and “start U” moments are as they should be in relation to the curve β. In FIG. it is shown that the last 6 dashes are "inside" the curve. This means that the resistance increases with insufficient supply and decreases with accelerated supply of raw materials. In this case, the time difference between the dash and the corresponding maximum or minimum on the curve is small. In the case where the dashes are “inside” the β curve and the deviations are relatively large, it was reported that the oxide concentration is low. When calculating β in FIG. 3, the influence of the anode adjustments on the resistance R of the cell was not eliminated.

Однако первые черточки находятся "снаружи" кривой. Эти измерения были произведены при более высокой концентрации, и при таком состоянии было зарегистрировано, что черточки находятся снаружи кривой, и кривая имеет большие отклонения. Эти измерения показывают, что сопротивление повышается при ускоренной подаче и снижается при недостаточной подаче, что указывает на состояние, в котором оксид не разлагается в желаемой степени. However, the first lines are "outside" the curve. These measurements were made at a higher concentration, and in this state it was recorded that the bars are outside the curve, and the curve has large deviations. These measurements show that resistance increases with accelerated feed and decreases with insufficient feed, indicating a state in which the oxide does not decompose to the desired degree.

При средней концентрации оксида отклонения кривой углов являются относительно малыми. Черточки могут находиться внутри или снаружи кривой β. Здесь разница по времени между черточкой и ближайшим максимумом или минимумом на кривой является относительно большой. At an average oxide concentration, the deviations of the angle curve are relatively small. Dashes may be inside or outside the curve β. Here, the time difference between the dash and the nearest maximum or minimum on the curve is relatively large.

На фиг.2 буквой Т обозначено время, соответствующее максимальным и минимальным значениям на кривой β. А обозначает амплитуду β в моменты времени Т. После некоторой задержки после моментов времени Т регистрируются некоторые значения, которые относятся к точке (Т, А). Задержка необходима для математических расчетов. Регистрируются следующие 4 значения:
- Угловые коэффициенты для линий Е и Y в точке (Т, А).
2, the letter T denotes the time corresponding to the maximum and minimum values on the curve β. A denotes the amplitude β at time instants T. After a certain delay after instants of time T, some values are recorded that relate to the point (T, A). Delay is necessary for mathematical calculations. The following 4 values are logged:
- Angular coefficients for the lines E and Y at the point (T, A).

- А (значение β в точке (Т, А) рассчитывают на основе линий Е и Y). - A (the value of β at the point (T, A) is calculated based on the lines E and Y).

- Разность времени между соответствующим изменением скорости подачи и моментом Т. - The time difference between the corresponding change in feed rate and moment T.

Немедленно после регистрации значений производится оценка состояния ячейки с точки зрения концентрации оксида в ванной. Оценка может основываться на нескольких наборах зарегистрированных значений в предшествующий период времени, например, на 3 наборах. Immediately after registering the values, the state of the cell is evaluated in terms of the concentration of oxide in the bath. The assessment may be based on several sets of recorded values in a previous period of time, for example, on 3 sets.

Управление подачей оксида включает измерение электрического сопротивления между электродами электролитической ячейки. Значение сопротивления регистрируют через фиксированные интервалы времени, когда оксид подается в электролитическую ячейку в периоды ускоренной подачи (Н) и недостаточной подачи (U). В данный момент времени (Т) первую линию (Е) рассчитывают на основе ряда значений сопротивления, зарегистрированных непосредственно перед моментом времени (Т). Вторую линию (Y) рассчитывают на основе ряда значений сопротивления, зарегистрированных непосредственно после момента времени (Т) после чего определяют угол между первой линией (Е) и второй линией (Y), так что для нескольких моментов времени (Т), для β регистрируются значения амплитуды (А), а для линий (Е) и (Y) регистрируются угловые коэффициенты. На основе нескольких рассчитанных значений β и, возможно, углового коэффициента для Y для ряда моментов времени, совпадающих с моментами измерения сопротивления, получают одну или несколько кривых, и зарегистрированные значения и кривые сравнивают с моментами времени для ускоренной подачи (старт Н) и недостаточной подачи (старт U), для того чтобы оценить концентрацию оксида в электролитической ванне. Controlling the oxide supply includes measuring the electrical resistance between the electrodes of the electrolytic cell. The resistance value is recorded at fixed time intervals when the oxide is fed into the electrolytic cell during periods of accelerated supply (N) and insufficient supply (U). At a given time (T), the first line (E) is calculated based on a series of resistance values recorded immediately before time (T). The second line (Y) is calculated on the basis of a series of resistance values recorded immediately after time (T), and then the angle between the first line (E) and the second line (Y) is determined, so that for several time instants (T), for β are recorded amplitude values (A), and for the lines (E) and (Y), angular coefficients are recorded. On the basis of several calculated values of β and, possibly, the angular coefficient for Y for a number of time points coinciding with the moments of resistance measurement, one or more curves are obtained, and the recorded values and curves are compared with time points for accelerated feed (start H) and insufficient feed (start U) in order to evaluate the concentration of oxide in the electrolytic bath.

Управление используется для того, чтобы исключить концентрацию, которая является более низкой, чем заданное значение, чтобы не возникал нежелательный анодный эффект или же чтобы выявить концентрации оксида, которые являются более высокими, чем заданное значение, чтобы исключить нежелательную высокую концентрацию оксида. Control is used to exclude a concentration that is lower than a predetermined value, so that an undesired anode effect does not occur, or to detect oxide concentrations that are higher than a predetermined value, to exclude an undesirable high oxide concentration.

Управление может использоваться для снижения количества осадка оксида в ячейке при слишком большом количестве осадка или использоваться для обнаружения дисбаланса между подачей энергии и разложением оксида, подаваемого в ванну извне. The control can be used to reduce the amount of oxide deposit in the cell when the amount of precipitate is too large, or can be used to detect an imbalance between the energy supply and the decomposition of oxide fed into the bath from the outside.

Значения, регистрируемые при управлении, могут использоваться для слежения за состоянием ячейки. Помимо этого, управление может составлять неотъемлемую часть известной схемы управления электролитической ячейкой, которая основывается на измерении электрического сопротивления. The values recorded during control can be used to monitor the state of the cell. In addition, the control can be an integral part of the known control circuit of the electrolytic cell, which is based on the measurement of electrical resistance.

На основе вышесказанного к настоящему времени были выработаны некоторые переменные, которые могут использоваться для описания концентрации оксида в ванне. Это может быть осуществлено при использовании стандартного алгоритма управления таким образом, что когда регистрация угла показывает высокую концентрацию, может использоваться "ритмичная подача" до тех пор, пока концентрация не снизится. Ритмичная подача при этом задается таким образом, что количество оксида, подаваемого через питатели, находится ниже теоретического значения поглощения. При низкой концентрации для управления подачей сырья применяется стандартный механизм прогноза. При предельно низкой концентрации энергия пульсирует, и может быть использована высокая скорость подачи, чтобы исключить анодный эффект. Осуществляется непрерывное слежение за кривой сопротивления и параллельно используется регистрация углов. Этот механизм будет приводить к систематическому поглощению осадка и в долгосрочном плане давать более низкую степень самоподачи. Сигналы для хороших прогнозов требуют низкой степени самоподачи. Based on the foregoing, to date, some variables have been developed that can be used to describe the concentration of oxide in the bath. This can be done using a standard control algorithm such that when recording the angle shows a high concentration, a "rhythmic feed" can be used until the concentration drops. The rhythmic flow in this case is set so that the amount of oxide supplied through the feeders is below the theoretical absorption value. At low concentrations, a standard forecast mechanism is used to control the feed. At an extremely low concentration, the energy pulsates, and a high feed rate can be used to eliminate the anode effect. The resistance curve is continuously monitored and angle recording is used in parallel. This mechanism will lead to a systematic absorption of sediment and in the long term give a lower degree of self-flow. Signals for good forecasts require a low degree of self-feed.

При высокой концентрации оксида ячейкой управляют с использованием ритмичной подачи до тех пор, пока концентрация не будет снова оценена как низкая или как близкая к анодному эффекту. Подача продолжается посредством смешивания продолжительных периодов недостаточной подачи и быстрых смен ускоренной подачи и недостаточной подачи с получением R-сигналов. Последовательность способов подачи имеет такую среднюю скорость подачи, которая ведет к снижению количества осадка в ячейке. Это не применимо к ячейкам, которые имеют крайне низкий коэффициент использования тока. At a high oxide concentration, the cell is controlled using a rhythmic feed until the concentration is again judged to be low or close to the anode effect. Feeding is continued by mixing long periods of underfeeding and rapid shifts of fast feed and underfeeding to produce R signals. The sequence of feed methods has such an average feed rate that leads to a decrease in the amount of sediment in the cell. This does not apply to cells that have an extremely low current efficiency.

Вышеуказанное управление может быть осуществлено по известной схеме управления посредством выполнения непрерывного слежения за расчетной концентрацией оксида в ячейке. Если ячейка находится в состоянии, близком к анодному эффекту, автоматическая система будет пытаться предотвратить анодный эффект, используя повышенную скорость подачи и пульсацию мощности. При низкой концентрации оксида ячейка управляется при помощи используемых обычным образом прогнозов. The above control can be carried out according to a known control scheme by performing continuous monitoring of the calculated concentration of oxide in the cell. If the cell is in a state close to the anode effect, the automatic system will try to prevent the anode effect using increased feed rate and power ripple. At low oxide concentrations, the cell is controlled using the predictions used in the usual way.

Регулировка анода обычно выполняется в конце периода ускоренной подачи, для того чтобы получить минимальное возмущение сигналов сопротивления, используемых для управления. Если, однако, сопротивление находится далеко за пределами зоны нечувствительности, анод регулируют так, чтобы он находился внутри зоны нечувствительности, с использованием различных правил. Anode adjustment is usually performed at the end of the rapid feed period in order to obtain minimal disturbance of the resistance signals used for control. If, however, the resistance is far outside the deadband, the anode is adjusted to be within the deadband using various rules.

Хотя описанный механизм и предназначен, в частности, для использования в сочетании с ячейками (электролизерами) Седерберга, само собой разумеется, он может также использоваться в сочетании с ячейками, которые имеют предварительно обожженные аноды. Although the described mechanism is intended, in particular, for use in combination with Soderberg cells (electrolyzers), it goes without saying that it can also be used in combination with cells that have prebaked anodes.

На фиг.4 показана типичная кривая β до и после анодного эффекта в ячейке В169, которая представляет собой ячейку Седерберга с током 130 кА, снабженную 4-я точечными питателями. Задаваемое значение для избытка фторида алюминия в ванне составляет 11 мас.%. Figure 4 shows a typical β curve before and after the anode effect in cell B169, which is a Soderberg cell with a current of 130 kA, equipped with 4 point feeders. The set value for the excess aluminum fluoride in the bath is 11 wt.%.

Концентрацию оксида в ванне измеряли, приблизительно, 4 часа до анодного эффекта и в это время она имела значение, равное 3%. С течением времени концентрация понижалась до тех пор, пока не появлялся анодный эффект, приблизительно, в момент времени 17:20. Непосредственно перед моментом 17:20 концентрация оксида составляла приблизительно 1,8%. Во время анодного эффекта операции над ячейкой выполняются таким образом, чтобы довести концентрацию вплоть до приблизительно 5%. Обычно концентрация будет оставаться высокой в продолжение многих часов после анодного эффекта вследствие самоподачи. The concentration of oxide in the bath was measured approximately 4 hours before the anode effect and at that time it had a value of 3%. Over time, the concentration decreased until an anodic effect appeared, at approximately 17:20. Immediately before 17:20, the oxide concentration was approximately 1.8%. During the anode effect, operations on the cell are performed in such a way as to bring the concentration up to about 5%. Typically, the concentration will remain high for many hours after the anode effect due to self-feeding.

Преобразованное по координатам сопротивление ячейки (R), черточки, соответствующие изменению скорости подачи сырья, и β показаны на том же графике. Периоды с ускоренной подачей сырья помечаются как Н, а периоды с недостаточной подачей - как U. Влияние регулировок анода на R устраняется. Показана нулевая линия для β. Амплитуда β увеличивается по мере того, как понижается концентрация перед анодным эффектом. Моменты времени, соответствующие черточкам и точкам экстремума β, совпадают на периоде с низкой концентрацией оксида. Угловой коэффициент для R в периоды Н увеличивается по мере уменьшения концентрации. The cell resistance (R) converted by coordinates, the dashes corresponding to the change in the feed rate, and β are shown in the same graph. Periods with accelerated feed are marked as H, and periods with insufficient feed are marked as U. The influence of the anode adjustments on R is eliminated. The zero line for β is shown. The amplitude β increases as the concentration decreases before the anode effect. The time moments corresponding to dashes and extremum points β coincide over the period with a low oxide concentration. The angular coefficient for R during periods of H increases with decreasing concentration.

В период с высокой концентрацией оксида после анодного эффекта амплитуда β является относительно малой. Времена, соответствующие черточкам, и соответствующие времена точек экстремума β не совпадают. In the period with a high oxide concentration after the anode effect, the amplitude β is relatively small. The times corresponding to the dashes and the corresponding times of the points of extremum β do not coincide.

На фиг. 5 показана регистрация эффекта гистерезиса. Кривые и символы на фиг.5 соответствуют описанию для вышеуказанной фиг.4. In FIG. 5 shows the registration of the hysteresis effect. The curves and symbols in FIG. 5 correspond to the description for the above FIG. 4.

В период времени до метки 6.30 в ячейку осуществлялась ритмичная подача в продолжение длительного периода времени. Эффект гистерезиса, как утверждалось ранее, характеризуется тем, что сопротивление ячейки снижается при недостаточной подаче и повышается при избыточной подаче. Известные способы управления основаны на противоположном явлении, т.е. повышении R при недостаточной подаче и снижении R при ускоренной подаче. In the period up to the mark of 6.30 a rhythmic flow was carried out in the cell for a long period of time. The hysteresis effect, as previously stated, is characterized by the fact that the cell resistance decreases with insufficient supply and increases with excessive supply. Known control methods are based on the opposite phenomenon, i.e. an increase in R with insufficient feed and a decrease in R with accelerated feed.

Claims (7)

1. Способ управления подачей оксида алюминия в электролитические ячейки для получения алюминия, включающий измерение сопротивления между электродами электролитической ячейки, регистрацию значений сопротивления через фиксированные интервалы времени, оценку концентрации оксида алюминия в электролитической ячейке и подачу оксида алюминия в ячейку в недостаточном или избыточном количестве с фиксированной скоростью, отличающийся тем, что для оценки концентрации выбирают момент времени Т, на основе ряда значений сопротивлений, зарегистрированных непосредственно перед моментом времени Т, рассчитывают первую линию Е, на основе ряда значений сопротивлений, зарегистрированных непосредственно после момента времени Т, рассчитывают вторую линию Y, рассчитывают угол β между линиями Е и Y для нескольких значений момента времени Т, для линий Е и Y определяют угловые коэффициенты, на основе нескольких рассчитанных значений угла β и, при необходимости, углового коэффициента для прямой Y для ряда моментов времени Т, совпадающих с моментами измерений сопротивления, строят одну или несколько кривых, регистрируют значение амплитуды для кривой углов β и зарегистрированные значения сопротивления и полученные кривые сравнивают с моментами времени начала избыточной или недостаточной подачи.1. A method of controlling the supply of alumina to electrolytic cells to produce aluminum, including measuring the resistance between the electrodes of the electrolytic cell, recording resistance values at fixed time intervals, estimating the concentration of alumina in the electrolytic cell, and supplying the alumina to the cell in an insufficient or excessive amount with a fixed speed, characterized in that for the assessment of concentration choose a point in time T, based on a series of resistance values, zaregist calculated immediately before time T, calculate the first line E, based on a series of resistance values recorded immediately after time T, calculate the second line Y, calculate the angle β between lines E and Y for several values of time T, for lines E and Y determine the angular coefficients, on the basis of several calculated values of the angle β and, if necessary, the angular coefficient for the straight line Y for a number of time points T that coincide with the moments of resistance measurements, build one or not How many curves recorded value of the amplitude for the curve of angles β and registered and obtained values of the resistance curves is compared with the start time instants of excessive or insufficient supply. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что управление используют для того, чтобы исключить концентрации, которые являются более низкими, чем заданное значение, для предотвращения нежелательного анодного эффекта.2. The method according to claim 1, characterized in that the control is used in order to exclude concentrations that are lower than a predetermined value in order to prevent an undesired anode effect. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что управление используют для обнаружения концентраций оксида, которые являются более высокими, чем заданное значение, с целью предотвращения нежелательной высокой концентрации оксида.3. The method according to claim 1, characterized in that the control is used to detect oxide concentrations that are higher than a predetermined value, in order to prevent an undesirable high oxide concentration. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что управление осуществляют для снижения количества осадка оксида в ячейке при слишком большом количестве осадка.4. The method according to claim 1, characterized in that the control is carried out to reduce the amount of oxide precipitate in the cell with too much precipitate. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что управление используют для обнаружения дисбаланса между подачей энергии и разложением оксида, подаваемого в ванну извне.5. The method according to claim 1, characterized in that the control is used to detect an imbalance between the supply of energy and the decomposition of oxide supplied to the bath from the outside. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что значения, регистрируемые в связи с управлением, используются для слежения за состоянием ячейки.6. The method according to claim 1, characterized in that the values recorded in connection with the control are used to monitor the state of the cell. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что управление используют при управлении электролитической ячейкой, основанном на измерении электрического сопротивления.7. The method according to claim 1, characterized in that the control is used when controlling an electrolytic cell based on the measurement of electrical resistance.
RU99112553/02A 1999-06-10 1999-06-10 Process of control over feed of aluminum oxide into electrolytic cells to win aluminum RU2220231C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99112553/02A RU2220231C2 (en) 1999-06-10 1999-06-10 Process of control over feed of aluminum oxide into electrolytic cells to win aluminum

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99112553/02A RU2220231C2 (en) 1999-06-10 1999-06-10 Process of control over feed of aluminum oxide into electrolytic cells to win aluminum

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99112553A RU99112553A (en) 2001-04-10
RU2220231C2 true RU2220231C2 (en) 2003-12-27

Family

ID=32065136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99112553/02A RU2220231C2 (en) 1999-06-10 1999-06-10 Process of control over feed of aluminum oxide into electrolytic cells to win aluminum

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2220231C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015194985A1 (en) * 2014-06-19 2015-12-23 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method for controlling feeding of alumina into electrolyzer during aluminum production

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015194985A1 (en) * 2014-06-19 2015-12-23 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method for controlling feeding of alumina into electrolyzer during aluminum production
RU2596560C1 (en) * 2014-06-19 2016-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method of controlling alumina supply into electrolysis cell when producing aluminium
US10472725B2 (en) 2014-06-19 2019-11-12 United Company RUSAL Engineering and Technology Centre LLC Method for controlling an alumina feed to electrolytic cells for producing aluminum

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4814050A (en) Estimation and control of alumina concentration in hall cells
US5089093A (en) Process for controlling aluminum smelting cells
RU2303658C1 (en) Method for controlling technological process in aluminum cell with roasted anodes
CA2671066C (en) Aluminum production process control
AU588861B2 (en) Method of controlling the alumina feed into reduction cells for producing aluminium
US4035251A (en) Method and apparatus for reduction cell control
US6126809A (en) Method for controlling the feed of alumina to electrolysis cells for production of aluminum
Leisner et al. Current efficiency and crystallization mechanism in pulse plating of hard chromium
CA1109824A (en) Method of controlling feed of alumina to an aluminum electrolytic cell
US3625842A (en) Alumina feed control
RU2220231C2 (en) Process of control over feed of aluminum oxide into electrolytic cells to win aluminum
US4654129A (en) Process for accurately maintaining a low alumina content in an electrolytic smelting cell for the production of aluminum
US6132571A (en) System for predicting impending anode effects in aluminum cells
NZ328095A (en) Aluminium electrolysis cell operation, alumina feed rate alternated above and below an average rate determined from the cell resistance and its first and second time derivatives
US4045309A (en) Method for measuring and control of the energy in aluminum reduction cells
Adcock et al. Measurement of polarization parameters impacting on electrodeposit morphology I: Theory and development of technique
US4153521A (en) Method of automatic control and optimization of electrodeposition conditions
RU2296188C2 (en) Aluminum cell controlling method
RU2540248C2 (en) Method of automatic monitoring of bath ratio
JP5365296B2 (en) Wet plating method and wet plating apparatus
US3616316A (en) Reduction cell control system
RU2023058C1 (en) Method to control process of electrolytic aluminium production in an electrolyzer
McFadden et al. Time-Series Analysis and Modelling of Electrolyte Temperature in Aluminium Reduction Cells
JPS5819497A (en) Controlling method for temperature of electrolytic treating solution
JPS5921390B2 (en) Control method for aluminum electrolyzer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040611