RU2296188C2 - Aluminum cell controlling method - Google Patents

Aluminum cell controlling method Download PDF

Info

Publication number
RU2296188C2
RU2296188C2 RU2004114855/02A RU2004114855A RU2296188C2 RU 2296188 C2 RU2296188 C2 RU 2296188C2 RU 2004114855/02 A RU2004114855/02 A RU 2004114855/02A RU 2004114855 A RU2004114855 A RU 2004114855A RU 2296188 C2 RU2296188 C2 RU 2296188C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrolyte
alumina
anodes
amount
regulation
Prior art date
Application number
RU2004114855/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004114855A (en
Inventor
Кристиан ДЕЛЬКЛО (FR)
Кристиан ДЕЛЬКЛО
Оливье БОННАРДЕЛЬ (NL)
Оливье БОННАРДЕЛЬ
Original Assignee
Алюминиюм Пешинэ
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 Алюминиюм Пешинэ filed Critical Алюминиюм Пешинэ
Publication of RU2004114855A publication Critical patent/RU2004114855A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2296188C2 publication Critical patent/RU2296188C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/20Automatic 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)

Abstract

FIELD: cell control method for producing aluminum by electrolysis of melt.
SUBSTANCE: method comprises steps of controlled adding of predetermined quality Q0 of alumina into electrolyte; determining value of A factor of added to electrolyte quantity Q of alumina rapidly dissolved in electrolyte; determining quantity ΔQ of added alumina not dissolved rapidly in electrolyte; controlling by means of at least control means and(or) al least by means of one control operation and(or) at least by one intervention to cell depending upon received value of ΔQ in such a way that to keep said value or to vary it till achieving its value smaller than reference value S. According to preferable variant factor A is determined by analysis of at least one result of electric measurement realized in cell.
EFFECT: accurate reliable monitoring in time and possibly in space of alumina quantity dissolved in electrolyte.
18 cl, 4 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к способу регулирования электролизера для получения алюминия электролизом раствора глинозема в электролите на основе расплавленного криолита, в частности способом Холла-Эру.The invention relates to a method for controlling an electrolyzer for producing aluminum by electrolysis of a solution of alumina in an electrolyte based on molten cryolite, in particular, the Hall-Heroux method.

Уровень техникиState of the art

В промышленности алюминий получают электролизом расплавов, а именно электролизом глинозема (т.е. оксида алюминия), находящегося в расплаве на основе криолита, называемом электролитом, в частности хорошо известным способом Холла-Эру. Электролит находится в ваннах, называемых "электролизными ваннами" и имеющих стальной корпус, покрытый изнутри огнеупорными и/или изоляционными материалами, и катодное устройство, расположенное в подине электролизной ванны. Аноды частично погружены в расплав электролита (называемый также электролитической ванной). Обычно аноды выполнены из углеродистого материала, однако они могут также полностью или частично состоять из материала, называемого "инертным", такого как металл или композиционный металлокерамический материал (или, иначе говоря, "кермет"). Термин "электролизер" обычно обозначает устройство, содержащее электролизную ванну и один или несколько анодов.In industry, aluminum is produced by electrolysis of melts, namely, by electrolysis of alumina (i.e., aluminum oxide) located in a melt based on cryolite, called an electrolyte, in particular the well-known Hall-Heroux method. The electrolyte is located in baths called “electrolysis baths” and having a steel casing internally coated with refractory and / or insulation materials and a cathode device located in the bottom of the electrolysis bath. The anodes are partially immersed in an electrolyte melt (also called an electrolytic bath). Typically, the anodes are made of carbon material, but they can also completely or partially consist of a material called “inert”, such as metal or a composite ceramic-metal material (or, in other words, “cermet”). The term "cell" usually refers to a device containing an electrolysis bath and one or more anodes.

Ток электролиза, который протекает в слое электролита и слое жидкого алюминия между анодами и катодными элементами, вызывает реакции восстановления глинозема, а также обеспечивает поддержание температуры электролита на уровне порядка 950°С за счет эффекта выделения джоулева тепла. В электролизер регулярно подают глинозем, компенсируя его расход в результате электролитических реакций.The electrolysis current that flows in the electrolyte layer and the liquid aluminum layer between the anodes and the cathode elements causes alumina reduction reactions and also maintains the electrolyte temperature at the level of about 950 ° C due to the effect of Joule heat release. Alumina is regularly supplied to the electrolyzer, compensating for its consumption as a result of electrolytic reactions.

На производительность и выход по току электролизера влияет ряд факторов, например сила и распределение тока электролиза, температура электролита, количество растворенного глинозема, кислотность электролита и т.д., которые являются зависимыми друг от друга. Например, температура плавления электролита на основе криолита понижается при избытке трифторида алюминия (AlF3) по отношению к номинальному составу (3NaF·AlF3). Температура плавления также зависит от присутствия таких соединений, как CaF2, MgF2 или LiF. На современном производстве устанавливают такие рабочие параметры, чтобы получать выход по току более 90%.A number of factors affect the performance and current efficiency of the electrolyzer, for example, the strength and distribution of the electrolysis current, the temperature of the electrolyte, the amount of dissolved alumina, the acidity of the electrolyte, etc., which are dependent on each other. For example, the melting temperature of an electrolyte based on cryolite decreases with an excess of aluminum trifluoride (AlF 3 ) relative to the nominal composition (3NaF · AlF 3 ). The melting point also depends on the presence of compounds such as CaF 2 , MgF 2 or LiF. In modern production, such operating parameters are set to obtain a current output of more than 90%.

Следовательно, работа электролизера требует точного контроля за рабочими параметрами, такими как температура, количество глинозема, кислотность и т.д., в целях поддержания их определенно заданных величин. Для решения этой задачи было разработано множество способов регулирования. Обычно эти способы относятся или к регулированию содержания глинозема в электролите, или к регулированию его температуры, или к регулированию его кислотности, т.е. избытка AlF3.Therefore, the operation of the electrolyzer requires precise control of operating parameters, such as temperature, amount of alumina, acidity, etc., in order to maintain their definitely specified values. To solve this problem, many control methods have been developed. Typically, these methods relate either to the regulation of the alumina content in the electrolyte, or to the regulation of its temperature, or to the regulation of its acidity, i.e. excess AlF 3 .

Одним из основных факторов, обеспечивающих регулирование работы электролизера для получения алюминия путем электролиза глинозема, растворенного в расплавленном электролите на основе криолита, является поддержание соответствующего количества глинозема, растворенного в указанном электролите, и, следовательно, адаптация количества глинозема, введенного в электролит, к потреблению глинозема в электролизной ванне.One of the main factors ensuring the regulation of the operation of the electrolyzer for producing aluminum by electrolysis of alumina dissolved in a molten electrolyte based on cryolite is the maintenance of an appropriate amount of alumina dissolved in the indicated electrolyte, and, therefore, the adaptation of the amount of alumina introduced into the electrolyte to the consumption of alumina in the electrolysis bath.

Избыток глинозема создает опасность загрязнения подины электролизной ванны в результате осаждения нерастворенного глинозема, который может образовывать твердые осадки (отложения), способные электрически изолировать часть катода. Это явление способствует образованию в металле, находящемся в электролизной ванне, очень сильных горизонтальных электрических токов, которые вследствие взаимодействия с магнитными полями перемешивают слой металла и вызывают нестабильность границы электролит-металл.An excess of alumina creates the risk of contamination of the bottom of the electrolysis bath as a result of precipitation of undissolved alumina, which can form solid precipitates (deposits) that can electrically isolate part of the cathode. This phenomenon contributes to the formation of very strong horizontal electric currents in the metal in the electrolysis bath, which, due to interaction with magnetic fields, mix the metal layer and cause instability of the electrolyte-metal interface.

И наоборот, недостаток глинозема может вызывать так называемый «анодный эффект», т.е. поляризацию анода с резким повышением напряжения на выводах электролизера и выделением значительных количеств фтора и фторуглеродных продуктов (CFx), высокая способность к поглощению инфракрасного излучения которых вызывает парниковый эффект.Conversely, a lack of alumina can cause the so-called “anode effect”, i.e. polarization of the anode with a sharp increase in voltage at the terminals of the electrolyzer and the release of significant amounts of fluorine and fluorocarbon products (CF x ), the high ability to absorb infrared radiation of which causes a greenhouse effect.

Необходимость поддержания количества растворенного в электролите глинозема в определенных, довольно ограниченных пределах и, следовательно, адаптации подачи глинозема к потребностям электролизера побудила специалистов к разработке автоматических способов подачи и регулирования количества глинозема в электролизных ваннах. Такая необходимость стала особенно очевидной с использованием так называемых «кислых» электролитов (с повышенным содержанием AlF3), позволяющих понизить рабочую температуру ванны на 10-15°С (примерно 950°С вместо обычных 965°С и даже ниже 950°С) путем введения таких соединений, как CaF2, MgF2 или LiF, и таким образом получить выход по току по меньшей мере 94%. Таким образом, необходимо иметь возможность регулировать содержание глинозема в очень точных и очень ограниченных пределах (обычно от 1 до 3,5%, а предпочтительно - от 1,5 до 2,5%, в электролизерах, содержащих аноды из углеродистого материала) с учетом понижения степени растворимости глинозема, вызванного новым составом электролита и понижением температура электролита.The need to maintain the amount of alumina dissolved in the electrolyte within certain rather limited limits and, therefore, to adapt the supply of alumina to the needs of the electrolyzer prompted specialists to develop automatic methods for feeding and controlling the amount of alumina in electrolysis baths. This need became especially apparent with the use of so-called “acidic” electrolytes (with a high content of AlF 3 ), allowing to lower the bath’s working temperature by 10-15 ° С (approximately 950 ° С instead of the usual 965 ° С and even lower than 950 ° С) by introducing compounds such as CaF 2 , MgF 2 or LiF, and thus obtain a current efficiency of at least 94%. Thus, it is necessary to be able to control the alumina content in very precise and very limited limits (usually from 1 to 3.5%, and preferably from 1.5 to 2.5%, in electrolytic cells containing anodes of carbon material), taking into account lowering the solubility of alumina caused by the new composition of the electrolyte and lowering the temperature of the electrolyte.

Известно применение в промышленных способах непрямой оценки количеств глинозема в зависимости от электрического параметра, связанного с концентрацией глинозема в таком электролите. Этот параметр обычно представляет собой изменение сопротивления R на выводах электролизера, находящегося под напряжением U, включая противоэлектродвижущую силу Е, оцениваемую, например, в 1,65 вольта, при прохождении тока I, так что R=(U-E)/I. Обычно способы регулирования содержания глинозема заключаются в изменении подачи глинозема в зависимости от значения R и его изменения во времени. До самого недавнего времени этот основополагающий принцип являлся объектом ряда патентов (см., например, французскую заявку FR 2749858, соответствующую американскому патенту US 6033550). Эти способы регулирования непосредственно не учитывают скорость растворения введенного глинозема в электролите.It is known to use in industrial methods an indirect estimate of the amounts of alumina depending on the electrical parameter associated with the concentration of alumina in such an electrolyte. This parameter usually represents the change in resistance R at the terminals of the electrolytic cell under voltage U, including the anti-electromotive force E, estimated, for example, at 1.65 volts, with the passage of current I, so that R = (U-E) / I. Typically, methods for controlling alumina content are to alumina feed depending on the value of R and its change over time. Until very recently, this fundamental principle was the subject of a number of patents (see, for example, French application FR 2749858, corresponding to US patent US 6033550). These control methods do not directly take into account the dissolution rate of the introduced alumina in the electrolyte.

Этот режим регулирования позволяет поддерживать содержание глинозема в электролите в узких пределах и таким образом получать выход по току порядка 95% с использованием кислых электролитов, одновременно значительно понижая количество (или частоту) анодных эффектов в ваннах, которые исчисляют по числу анодных эффектов на одну ванну в день (АЭ/ванна/день) и называют «показателем анодных эффектов».This control mode allows you to maintain the alumina content in the electrolyte within narrow limits and thus obtain a current efficiency of about 95% using acidic electrolytes, while significantly reducing the number (or frequency) of anode effects in bathtubs, which are calculated by the number of anode effects per bath day (AE / bath / day) and is called an “anode effect indicator”.

Современное развитие технологии получения алюминия электролизом расплава обусловило, однако, дополнительные требования к точному контролю количества глинозема, растворенного в электролите. С одной стороны, увеличение номинальной силы тока в электролизерах с использованием анодов из углеродистого материала путем модификации существующих ванн или разработки ванн нового поколения, в которых можно достигать или превышать токи в 500 кА, сопровождалось относительно значительным уменьшением объема электролита и относительно значительным увеличением числа доз глинозема, подаваемых в электролит. Эти изменения усилили явления, способствующие быстрому изменению количества глинозема, растворенного в электролите. С другой стороны, электролизеры, снабженные так называемыми инертными анодами, в которых температура электролита может быть ниже 950°С и/или концентрация растворенного глинозема может быть выше 3% и даже более, также подвержены осаждению глинозема. В таком случае методы регулирования, основанные на простом измерении сопротивления, едва ли применимы, т.к. сопротивление мало изменяется с концентрацией глинозема.The modern development of technology for producing aluminum by melt electrolysis has, however, necessitated additional requirements for precise control of the amount of alumina dissolved in the electrolyte. On the one hand, an increase in the nominal current strength in electrolyzers using anodes made of carbon material by modifying existing bathtubs or developing bathtubs of a new generation in which currents of 500 kA can be reached or exceeded was accompanied by a relatively significant decrease in the electrolyte volume and a relatively significant increase in the number of alumina doses supplied to the electrolyte. These changes reinforced the phenomena that contribute to the rapid change in the amount of alumina dissolved in the electrolyte. On the other hand, electrolyzers equipped with so-called inert anodes, in which the electrolyte temperature can be lower than 950 ° C and / or the concentration of dissolved alumina can be higher than 3% and even more, are also prone to precipitation of alumina. In this case, control methods based on a simple measurement of resistance are hardly applicable, because resistance varies little with alumina concentration.

Все указанные разработки увеличили значение точного и надежного контроля количества глинозема, растворенного в электролите. Исходя из этого заявитель предлагает экономичные и применимые в промышленных масштабах способы решения указанных проблем.All of these developments have increased the importance of accurate and reliable control of the amount of alumina dissolved in the electrolyte. Based on this, the applicant offers economical and industrially applicable methods of solving these problems.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Объектом изобретения является способ регулирования электролизера, предназначенного для получения алюминия путем электролиза в расплаве, т.е. при прохождении тока через электролит на основе расплавленного криолита, содержащего растворенный глинозем, в частности способом Холла-Эру.The object of the invention is a method for regulating an electrolyzer designed to produce aluminum by melt electrolysis, i.e. during the passage of current through an electrolyte based on molten cryolite containing dissolved alumina, in particular by the Hall-Heroux method.

Способ регулирования согласно изобретению включает в себя введение глинозема в находящийся в электролизной ванне электролит и отличается тем, что содержит:The method of regulation according to the invention includes the introduction of alumina in the electrolyte in the electrolysis bath and is characterized in that it contains:

a) контролируемое введение определенного количества Q0 глинозема в электролит;a) the controlled introduction of a certain amount of Q 0 alumina into the electrolyte;

b) определение значения показателя А количества Q глинозема, который быстро растворился в электролите;b) determining the value of indicator A of the amount Q of alumina, which quickly dissolved in the electrolyte;

c) определение количества ΔQ глинозема, который быстро не растворился в электролите;c) determining the amount ΔQ of alumina that did not quickly dissolve in the electrolyte;

d) регулирование с помощью по меньшей мере одного средства регулирования, и/или по меньшей мере одной операции регулирования, и/или по меньшей мере одного вмешательства в электролизер в зависимости от полученного значения количества ΔQ таким образом, чтобы поддерживать его или довести его до более низкого значения, чем опорное значение S.d) regulation with at least one regulation means and / or at least one regulation operation and / or at least one intervention in the cell, depending on the obtained quantity ΔQ in such a way as to maintain it or bring it to more lower than the reference S.

Обычно глинозем вводят в виде доз, содержащих известное количество Q0 и подаваемых с периодом Р автоматическим устройством или дозатором.Typically, alumina is administered in the form of doses containing a known amount of Q 0 and supplied with a period P by an automatic device or dispenser.

Показатель А преимущественно определяют путем осуществляемого в электролизере электрического измерения, которое способно выявить изменения электрических параметров электролита, вызванные долей введенного глинозема, перешедшего в электролите в раствор.Index A is mainly determined by an electrical measurement carried out in the electrolyzer, which is capable of detecting changes in the electrical parameters of the electrolyte caused by the fraction of introduced alumina that has passed into the solution in the electrolyte.

Заявителем было неожиданно обнаружено, что введение глинозема вызывает изменение напряжения во временном интервале порядка нескольких секунд, что можно связать с кинетикой растворения. Заявитель также пришел к выводу, что важно учитывать режимы растворения глинозема и, в частности, режим быстрого или медленного растворения.The applicant unexpectedly found that the introduction of alumina causes a voltage change in the time interval of the order of several seconds, which can be associated with the kinetics of dissolution. The applicant also came to the conclusion that it is important to take into account the modes of dissolution of alumina and, in particular, the mode of fast or slow dissolution.

Режиму быстрого растворения обычно соответствуют гранулы (зерна) глинозема, которые расщепляются при вводе в электролит (под действием высокой температуры и испарения воды, химически связанной с глиноземом), диспергируя мелкие частицы глинозема, которые сразу образуют суспензию в электролите и поэтому быстро растворяются в нем, обычно в течение нескольких секунд, т.е. в течение более короткого периода, чем период Р, означающий подачу следующей дозы.Alumina granules (grains) that are broken down when introduced into the electrolyte (under the influence of high temperature and evaporation of water chemically bound to alumina) are dispersed to the fast dissolution regime, dispersing small particles of alumina, which immediately form a suspension in the electrolyte and therefore quickly dissolve in it, usually within a few seconds, i.e. for a shorter period than period P, which means giving the next dose.

Режиму медленного растворения обычно соответствуют гранулы (зерна) глинозема, которые при попадании в электролит слипаются, переводя окружающий их электролит в твердое состояние и образуя твердую массу, более плотную, чем электролит и алюминий, которая осаждается и собирается на дне ванны. Захваченный таким образом глинозем впоследствии может растворяться в электролите лишь очень медленно и постепенно в течение длительного времени, обычно от нескольких часов до нескольких дней.Alumina pellets (grains) usually correspond to the slow dissolution regime, which, when they enter the electrolyte, stick together, turning the surrounding electrolyte into a solid state and forming a solid mass that is denser than electrolyte and aluminum, which precipitates and collects at the bottom of the bath. The alumina captured in this way can subsequently dissolve in the electrolyte only very slowly and gradually over a long time, usually from several hours to several days.

Показатель А можно, при необходимости, полностью или частично определить путем отбора проб или с помощью датчиков, обычно химических датчиков, физических датчиков или физико-химических датчиков, таких как оптические датчики (рамановские или др.).Indicator A can, if necessary, be fully or partially determined by sampling or by using sensors, usually chemical sensors, physical sensors or physico-chemical sensors, such as optical sensors (Raman or other).

Количество Q глинозема, который быстро растворился в электролите, может быть определено путем калибровки (градуирования) этого показателя А, обычно с помощью моделирования и/или статистических измерений, осуществляемых в электролизерах одного типа, работающих в сопоставимых условиях.The amount Q of alumina that quickly dissolved in the electrolyte can be determined by calibrating (calibrating) this indicator A, usually by modeling and / or statistical measurements carried out in electrolyzers of the same type operating under comparable conditions.

Определение количества ΔQ глинозема, который быстро не растворился в электролите, обычно осуществляют путем вычитания количества Q из Q0, т.е. ΔQ=Q0-Q. Такой способ вычисления можно применять в том случае, если глинозем вводят дозами Q0, размер которых известен. Количество ΔQ можно в некоторых случаях определять более разработанными методами, такими как интегральное численное исчисление, в которых учитываются, например, тепловые эффекты, связанные с вводом глинозема, расположение точек измерения или взятия проб или другие факторы, влияющие на эту величину.The determination of the quantity ΔQ of alumina, which did not quickly dissolve in the electrolyte, is usually carried out by subtracting the amount of Q from Q 0 , i.e. ΔQ = Q 0 -Q. This calculation method can be used if alumina is administered in doses of Q 0 , the size of which is known. The quantity ΔQ can in some cases be determined by more developed methods, such as integral numerical calculus, which take into account, for example, the thermal effects associated with the introduction of alumina, the location of the measuring or sampling points, or other factors affecting this value.

Указанные модификации по меньшей мере одного средства регулирования электролизера и/или по меньшей мере одной операции регулирования можно преимущественным образом комбинировать.These modifications of at least one regulation means of the electrolyzer and / or at least one regulation operation can advantageously be combined.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фигуре 1 изображен поперечный разрез традиционного электролизера с использованием предварительно обожженных анодов из углеродистого материала.The figure 1 shows a cross section of a traditional electrolytic cell using prebaked anodes of carbon material.

Фигура 2 иллюстрирует метод измерения напряжения в электролизной ванне.Figure 2 illustrates a method for measuring voltage in an electrolysis bath.

Фигура 3 иллюстрирует метод определения приведенного электрического сопротивления электролизера.Figure 3 illustrates a method for determining the reduced electrical resistance of the cell.

На фигуре 4 показаны сигналы напряжения, измеренные на одном из электролизеров.The figure 4 shows the voltage signals measured on one of the electrolytic cells.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Как показано на фигуре 1, электролизер 1 для получения алюминия электролизом по способу Холла-Эру обычно содержит электролизную ванну 20, аноды 7, прикрепленные с помощью несущих и фиксирующих средств 8, 9 к анодной раме 10, и средства 11 подачи глинозема. Несущие и фиксирующие средства обычно содержат по меньшей мере один стержневой анододержатель 9. Ванна 20 включает в себя стальной кожух 2, элементы 4, 4а внутренней футеровки и катодные элементы 5, 6. Элементы 4, 4а внутренней футеровки обычно представляют собой блоки из огнеупорных материалов, которые могут быть теплоизолирующими. Катодные элементы 5, 6 включают в себя токоотводящие катодные стержни 6, к которым прикреплены электрические проводники, служащие для передачи электрического тока.As shown in figure 1, the electrolytic cell 1 for producing aluminum by electrolysis according to the Hall-Hero method usually contains an electrolysis bath 20, anodes 7, attached by means of supporting and fixing means 8, 9 to the anode frame 10, and alumina supply means 11. The carrier and fixing means typically comprise at least one rod anode holder 9. The bath 20 includes a steel casing 2, inner lining elements 4, 4a and cathode elements 5, 6. The inner lining elements 4, 4a are typically refractory blocks, which can be heat insulating. The cathode elements 5, 6 include collector cathode rods 6 to which electrical conductors are attached, which serve to transmit electric current.

Элементы 4, 4а футеровки и катодные элементы 5, 6 образуют внутри ванны шахту, способную при функционировании электролизера содержать электролит 13 и слой жидкого металла 12, причем аноды 7 частично погружены в электролит 13. Электролит содержит растворенный глинозем, при этом обычно электролитическая ванна покрыта наружным слоем (или коркой) 14 глинозема. В некоторых режимах работы внутренние боковые стенки 3 могут быть покрыты слоем 15 затвердевшего электролита.The lining elements 4, 4a and the cathode elements 5, 6 form a shaft inside the bath, capable of containing an electrolyte 13 and a liquid metal layer 12 during the operation of the electrolyzer, the anodes 7 being partially immersed in the electrolyte 13. The electrolyte contains dissolved alumina, while the electrolytic bath is usually coated with an outer a layer (or crust) of 14 alumina. In some modes of operation, the inner side walls 3 may be coated with a hardened electrolyte layer 15.

Электрический ток проходит через электролит 13 от анодной рамы 10 к несущим и фиксирующим средствам 8, 9, к анодам 7 и далее к катодным элементам 5, 6. Катодные элементы обычно содержат по меньшей мере один металлический катодный стержень 6 (обычно стальной в случае использования традиционных электролизных ванн).Electric current passes through the electrolyte 13 from the anode frame 10 to the supporting and fixing means 8, 9, to the anodes 7 and then to the cathode elements 5, 6. The cathode elements usually contain at least one metal cathode rod 6 (usually steel in the case of traditional electrolysis baths).

Подача глинозема в электролизер направлена на то, чтобы компенсировать его по существу непрерывное потребление электролизером, которое связано главным образом с восстановлением глинозема до металлического алюминия. Регулирование подачи глинозема, осуществляемой путем введения глинозема в жидкий электролит 13, обычно осуществляют независимо. Средства 11 подачи обычно включают в себя пробойники-дозаторы 19, способные пробивать корку 14 глинозема и вводить дозу глинозема в отверстие 19а, образовавшееся в корке глинозема при таком пробивании.The supply of alumina to the electrolyzer is aimed at compensating for its essentially continuous consumption by the electrolyzer, which is mainly associated with the reduction of alumina to aluminum metal. The regulation of alumina supply by introducing alumina into the liquid electrolyte 13 is usually carried out independently. The feeding means 11 typically includes metering punches 19 capable of piercing the alumina crust 14 and introducing a dose of alumina into the hole 19a formed in the alumina crust during such piercing.

Металлический алюминий, полученный в ходе электролиза, обычно собирается на дне ванны, при этом устанавливается довольно четкая граница между жидким металлом 12 и электролитом 13 на основе расплавленного криолита. Положение этой границы электролит-металл со временем изменяется: она поднимается по мере аккумулирования жидкого металла на дне ванны и опускается, когда жидкий металл выводят из ванны.The aluminum metal obtained during electrolysis is usually collected at the bottom of the bath, and a fairly clear boundary is established between the liquid metal 12 and the electrolyte 13 based on molten cryolite. The position of this electrolyte-metal boundary changes over time: it rises as liquid metal accumulates at the bottom of the bath and drops when the liquid metal is removed from the bath.

Несколько электролизеров обычно располагают в линию (серию) в помещениях, обычно называемых электролизными цехами, и с помощью электрических проводников (шин) создают между ними последовательное соединение. Более конкретно, катодные стержни 6 одной ванны, называемой «предыдущей по току», соединяют с анодами 7 ванны, называемой «следующей по току», обычно с помощью соединительных проводников 16, 17, 18 и несущих и фиксирующих средств 8, 9, 10 для поддержания анодов 7. Традиционно электролизеры расположены так, чтобы образовать одну или несколько параллельных линий. Ток электролиза проходит, таким образом, последовательно от одного электролизера к другому.Several electrolyzers are usually placed in a line (series) in rooms, usually called electrolysis shops, and using electrical conductors (buses) create a serial connection between them. More specifically, the cathode rods 6 of one bath, called "current next", are connected to the anodes 7 of the bath, called "next current", usually using connecting conductors 16, 17, 18 and supporting and fixing means 8, 9, 10 for supporting the anodes 7. Conventionally, electrolyzers are arranged to form one or more parallel lines. The electrolysis current thus flows in series from one cell to another.

Большая часть указанных элементов, по меньшей мере в том, что касается их функции, могут применяться в электролизных ваннах, в которых используют нерасходуемые аноды, называемые также «инертными». В процессе производства на них выделяется кислород вместо углекислого газа, который обычно выделяют аноды из углеродистого материала.Most of these elements, at least in terms of their function, can be used in electrolysis baths that use non-consumable anodes, also called “inert”. During production, oxygen is released instead of carbon dioxide, which is usually emitted by anodes from carbon material.

Согласно изобретению предложен способ регулирования электролизера 1 для получения алюминия электролитическим восстановлением глинозема, растворенного в электролите 13 на основе криолита, причем этот электролизер 1 включает в себя электролизную ванну 20, по меньшей мере один анод 7, по меньшей мере один катодный элемент 5, 6, при этом указанная ванна 20 имеет внутренние боковые стенки 3 и способна содержать жидкий электролит 13, а указанный электролизер 1 содержит по меньшей мере одно средство регулирования указанного электролизера (обычно подвижную анодную раму 10, к которой прикреплен указанный по меньшей мере один анод 7) и выполнен с возможностью пропускания через электролит тока электролиза, имеющего силу I, а алюминий, полученный таким восстановлением, возможно образует слой, называемый слоем жидкого металла 12, на одном или нескольких катодных элементах 5, 6, включающий в себя введение глинозема в указанный электролит и отличающийся тем, что содержит:According to the invention, a method for controlling an electrolyzer 1 for producing aluminum by electrolytic reduction of alumina dissolved in a cryolite-based electrolyte 13 is proposed, the electrolyzer 1 including an electrolysis bath 20, at least one anode 7, at least one cathode element 5, 6, wherein said bath 20 has inner side walls 3 and is capable of containing liquid electrolyte 13, and said electrolyzer 1 contains at least one means for regulating said electrolyzer (usually under the adjacent anode frame 10, to which the indicated at least one anode 7 is attached) and is configured to pass an electrolysis current having a force I through the electrolyte, and the aluminum obtained by such reduction may form a layer, called a liquid metal layer 12, on one or several cathode elements 5, 6, including the introduction of alumina into the specified electrolyte and characterized in that it contains:

a) контролируемое введение определенного количества Q0 глинозема в электролит 13;a) the controlled introduction of a certain amount of Q 0 alumina into the electrolyte 13;

b) определение значения показателя А количества Q введенного глинозема, который быстро растворился в электролите 13;b) determining the value of indicator A of the amount Q of introduced alumina, which quickly dissolved in the electrolyte 13;

c) определение количества ΔQ введенного глинозема, который быстро не растворился в электролите 13;c) determining the amount ΔQ of introduced alumina that did not rapidly dissolve in the electrolyte 13;

d) регулирование с помощью по меньшей мере одного средства регулирования и/или по меньшей мере одной операции регулирования и/или по меньшей мере одного вмешательства в электролизер в зависимости от полученного значения количества ΔQ таким образом, чтобы поддерживать его или довести его до более низкого значения, чем опорное значение S.d) regulation with at least one regulation means and / or at least one regulation operation and / or at least one intervention in the cell, depending on the obtained quantity ΔQ in such a way as to maintain it or bring it to a lower value than the reference value S.

Количество Q глинозема, который быстро растворился в электролите (режим быстрого растворения), соответствует доле глинозема, растворяющегося в течение периода с обычной продолжительностью порядка от нескольких секунд до нескольких десятков секунд. Количество ΔQ глинозема, который быстро не растворился в электролите (режим медленного растворения), соответствует доле глинозема, растворяющегося в течение периода с типичной продолжительностью порядка от нескольких часов до нескольких дней. Для упрощения способа регулирования согласно изобретению можно установить единый временной порог Т между быстрым и медленным режимами. В соответствии с таким упрощенным способом количество Q соответствует доле глинозема, который растворился в течение периода, меньшего или равного определенному временному порогу Т, а количество ΔQ соответствует доле глинозема, который растворился в течение большего периода, чем порог Т. Временной порог Т обычно составляет от 100 до 1000 секунд.The amount Q of alumina that quickly dissolves in the electrolyte (fast dissolution mode) corresponds to the fraction of alumina that dissolves during a period with a typical duration of the order of several seconds to several tens of seconds. The amount ΔQ of alumina that did not quickly dissolve in the electrolyte (slow dissolution mode) corresponds to the fraction of alumina that dissolves over a period with a typical duration of the order of several hours to several days. To simplify the control method according to the invention, it is possible to set a single time threshold T between fast and slow modes. According to such a simplified method, the amount of Q corresponds to the fraction of alumina that has dissolved over a period less than or equal to a specific time threshold T, and the amount ΔQ corresponds to the fraction of alumina that has dissolved over a longer period than threshold T. The time threshold T is usually from 100 to 1000 seconds.

Количество ΔQ можно использовать как показатель эффективности растворения введенного глинозема. Это количество может быть выражено относительной величиной, например:The amount of ΔQ can be used as an indicator of the dissolution efficiency of the introduced alumina. This amount can be expressed in relative terms, for example:

ΔQ/Q0 или (Q0-Q)/Q0 = Q/Q0.ΔQ / Q 0 or (Q 0 -Q) / Q 0 = Q / Q 0 .

Количество Q0 соответствует расходу, который может быть непрерывным или периодическим. Это количество обычно может быть выражено в виде доз в единицу времени, причем обычные дозы составляют порядка 1 кг.The amount of Q 0 corresponds to the flow rate, which can be continuous or periodic. This amount can usually be expressed as doses per unit time, with the usual doses being on the order of 1 kg.

В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения указанный показатель А определяют исходя из по меньшей мере одного осуществляемого в электролизере 1 электрического измерения, которое способно выявить изменения электрических параметров электролита 13, вызываемые долей введенного глинозема, перешедшего в электролите в раствор. В частности, показатель А может быть определен исходя из анализа напряжения U и/или тока I, измеренного(-ых) в электролизере 1, возможно выраженных в виде сопротивления R.According to an advantageous embodiment of the invention, said indicator A is determined based on at least one electrical measurement carried out in the electrolyzer 1, which is capable of detecting changes in the electrical parameters of the electrolyte 13 caused by the fraction of the introduced alumina that has passed into the solution in the electrolyte. In particular, the indicator A can be determined based on the analysis of the voltage U and / or current I, measured (s) in the cell 1, possibly expressed as resistance R.

Напряжение U предпочтительно измеряют между коллектором 17 и стояком 16, преимущественно в нижней части 16а этого стояка (как показано на фигуре 2), что позволяет, в частности, ограничить длину провода 22 и облегчить доступ к точкам 24, 25 измерения напряжения.The voltage U is preferably measured between the collector 17 and the riser 16, mainly in the lower part 16a of this riser (as shown in figure 2), which allows, in particular, to limit the length of the wire 22 and facilitate access to the points 24, 25 voltage measurement.

Анализ напряжения U и/или тока I или, возможно, сопротивления R можно провести путем обработки сигнала. Можно использовать известные методы обработки сигнала, например, спектральный анализ или временной анализ (например, разложением на волны или пакеты волн, временно-частотным анализом или синхронным анализом нескольких сигналов (возможно, измеренных в нескольких местах электролизера). Сигнал можно обработать в соответствии с данными, полученными из других источников, такими как команды на ввод глинозема, с тем, чтобы установить корреляцию и, возможно, определить переходные функции. Эти данные можно также обрабатывать статистическим методом. Например, сигналы напряжения при его резком росте, вызванном введением доз глинозема, можно анализировать по их форме путем обработки сигнала и по их числу путем статистической обработки.Analysis of the voltage U and / or current I or, possibly, the resistance R can be carried out by processing the signal. Known signal processing methods can be used, for example, spectral analysis or time analysis (for example, decomposition into waves or wave packets, time-frequency analysis or synchronous analysis of several signals (possibly measured at several places in the cell). The signal can be processed in accordance with the data obtained from other sources, such as alumina input commands, in order to establish a correlation and possibly determine transient functions, which can also be processed by statistical methods. For example, voltage signals during its sharp increase caused by the introduction of doses of alumina can be analyzed by their shape by signal processing and by their number by statistical processing.

Показатель А можно также определить исходя из активного электрического измерения, такого как измерение сопротивления электролита 13, которое - при определенных условиях - можно провести путем перемещения анодов 7 по отношению к катодным элементам 5, 6. Например, показатель А может быть получен исходя из приведенного изменения сопротивления ΔRS, которое можно определить с помощью способа измерения, включающего в себя:Index A can also be determined on the basis of an active electrical measurement, such as measuring the resistance of an electrolyte 13, which, under certain conditions, can be carried out by moving the anodes 7 with respect to the cathode elements 5, 6. For example, indicator A can be obtained based on the above change resistance ΔR S , which can be determined using the measurement method, including:

- определение по меньшей мере одного первого значения I1 указанного тока I и по меньшей мере одного первого значения U1 падения напряжения U на выводах указанного электролизера 1;- determining at least one first value I1 of said current I and at least one first value U1 of voltage drop U at the terminals of said electrolyzer 1;

- вычисление первого сопротивления R1 исходя из по меньшей мере указанных значений I1 и U1;- calculation of the first resistance R1 based on at least the indicated values of I1 and U1;

- перемещение анодной рамы 10 на определенное расстояние ΔН из первоначального положения либо вверх (ΔН в этом случае является положительным), либо вниз (ΔН в этом случае является отрицательным);- the movement of the anode frame 10 by a certain distance ΔH from the initial position either up (ΔH in this case is positive) or down (ΔH in this case is negative);

- определение по меньшей мере одного второго значения I2 указанного тока I и по меньшей мере одного второго значения U2 падения напряжения U на выводах указанного электролизера 1;- determining at least one second value I2 of said current I and at least one second value U2 of voltage drop U at the terminals of said electrolyzer 1;

- вычисление второго сопротивления R2 исходя из по меньшей мере указанных значений I2 и U2;- calculation of the second resistance R2 based on at least the indicated values of I2 and U2;

- вычисление изменения напряжения ΔR по формуле ΔR=R2-R1;- calculation of the voltage change ΔR according to the formula ΔR = R2-R1;

- вычисление указанного приведенного изменения сопротивления ΔRS по формуле ΔRS=ΔR/ΔН.- calculation of the indicated reduced change in resistance ΔR S according to the formula ΔR S = ΔR / ΔН.

Предпочтительно, данный способ измерения дополнительно включает в себя (по меньшей мере после определения значений I1, I2, U1 или U2) перемещение анодной рамы 10 с тем, чтобы привести ее в первоначальное положение и вернуться к исходному регулированию электролизера.Preferably, this measurement method further includes (at least after determining the values of I1, I2, U1 or U2) moving the anode frame 10 in order to bring it to its original position and return to the original regulation of the cell.

Указанные первое и второе сопротивления R1 и R2 можно вычислять по формуле R=(U-U0)/I, где U0 представляет собой постоянную величину, обычно составляющую от 1,6 до 2,0 вольт. Например, R1 и R2 можно вычислить по формулам R1=(U-U0)/I1 и R2=(U-U0)/I2. В одном из вариантов изобретения R1 и R2 можно получить путем вычисления среднего значения исходя из определенного числа значений напряжения U и тока I.These first and second resistances R1 and R2 can be calculated by the formula R = (UU 0 ) / I, where U 0 is a constant value, usually from 1.6 to 2.0 volts. For example, R1 and R2 can be calculated using the formulas R1 = (UU 0 ) / I1 and R2 = (UU 0 ) / I2. In one embodiment of the invention, R1 and R2 can be obtained by calculating the average value based on a certain number of voltage values U and current I.

На практике оказалось проще давать команду к перемещению анодной рамы 10 в течение определенного времени и измерять полученный в результате сдвиг ΔН рамы.In practice, it turned out to be easier to give a command to move the anode frame 10 for a certain time and measure the resulting shift ΔH of the frame.

Как показано на фигуре 3, сопротивление R обычно измеряют с помощью средств 23 измерения силы проходящего в электролизере тока I и средств 21, 22 измерения связанного с ним падения напряжения U на выводах электролизера (обычно связанного с ним падения напряжения между анодной рамой и катодными элементами электролизера). Указанное сопротивление R обычно вычисляют по формуле R=(U-U0)/I, где U0 представляет собой постоянную величину.As shown in figure 3, the resistance R is usually measured using means 23 for measuring the current passing through the cell I and means 21, 22 for measuring the associated voltage drop U at the terminals of the cell (usually the associated voltage drop between the anode frame and the cathode elements of the cell ) The indicated resistance R is usually calculated by the formula R = (UU 0 ) / I, where U 0 is a constant value.

Такие измерения приведенного сопротивления ΔRS можно осуществлять с регулярными интервалами (например, через каждые 20 мин) и обрабатывать статистически.Such measurements of the reduced resistance ΔR S can be carried out at regular intervals (for example, every 20 minutes) and processed statistically.

Обычно средством 21 является вольтметр, средством 22 является проводник тока, например, электрический кабель или провод, а средством 23 является амперметр.Typically, means 21 is a voltmeter, means 22 is a current conductor, for example, an electric cable or wire, and means 23 is an ammeter.

Определение указанного показателя А путем электрического измерения обеспечивает преимущество, заключающееся в экономичности и возможности его автоматизации.The determination of the specified indicator And by electrical measurement provides the advantage of cost-effectiveness and the possibility of its automation.

Заявитель также пришел к выводу, что локальный характер растворения глинозема можно определять путем раздельного измерения электрических параметров электролизера, т.е. путем осуществления электрических измерений в по меньшей мере двух разных местах электролизера. Обычно измерения напряжения можно проводить между различными стояками 16 и различными катодными стержнями 6, преимущественно около точек 19а подачи глинозема (например, около пробойников-дозаторов, если используют такой способ подачи глинозема).The applicant also came to the conclusion that the local nature of the alumina dissolution can be determined by separately measuring the electrical parameters of the electrolyzer, i.e. by performing electrical measurements in at least two different places in the cell. Typically, voltage measurements can be taken between different risers 16 and various cathode rods 6, preferably near the alumina feed points 19a (for example, near metering punches, if such an alumina feed method is used).

Указанные регулирование, операция регулирования и вмешательство в электролизер могут быть краткосрочными, среднесрочными или долгосрочными действиями.Said regulation, regulation operation and intervention in the cell may be short-term, medium-term or long-term actions.

Указанное регулирование с помощью по меньшей мере одного средства регулирования электролизера обычно включает в себя по меньшей мере одно изменение количества Q0, т.е. расхода при подаче глинозема в электролизер. Например, количество Q0 можно регулировать путем изменения скорости подачи (т.е. изменения числа доз глинозема, вводимых в единицу времени) и/или путем изменения введенной дозы (т.е. количества глинозема, содержащегося в каждой дозе). Такие виды регулирования обычно имеют краткосрочный эффект.Said control with at least one electrolytic cell control means typically includes at least one change in the amount of Q 0 , i.e. flow rate when feeding alumina to the cell. For example, the amount of Q 0 can be adjusted by changing the feed rate (i.e., changing the number of alumina doses administered per unit time) and / or by changing the dose administered (i.e., the amount of alumina contained in each dose). These types of regulation usually have a short-term effect.

Указанное регулирование может также включать в себя по меньшей мере одно изменение положения анодов 7, например, путем перемещения подвижной анодной рамы 10 либо вверх, либо вниз так, чтобы изменить расстояние между анодами 7 и катодными элементами 5, 6 или, говоря более точно, междуполюсное расстояние (МПР) анод/металл, когда жидкий металл образует слой 12 под анодами. Такое регулирование имеет термическую природу и среднесрочный эффект.The specified regulation may also include at least one change in the position of the anodes 7, for example, by moving the movable anode frame 10 either up or down so as to change the distance between the anodes 7 and the cathode elements 5, 6 or, more precisely, the interpolar the distance (MPR) of the anode / metal when the liquid metal forms a layer 12 below the anodes. Such regulation has a thermal nature and a medium-term effect.

Указанная по меньшей мере одна операция регулирования включает в себя, например, введение определенного количества AlF3 в указанный электролит 13. Эта операция обычно имеет долговременный эффект.Said at least one regulation operation includes, for example, introducing a certain amount of AlF 3 into said electrolyte 13. This operation usually has a long-term effect.

Указанное по меньшей мере одно вмешательство может включать в себя быстрое перемещение анодов 7 в целях изменения условий на границе между анодами и электролитом и/или устранения пузырьков газа, возможно присутствующих под поверхностью анодов.The specified at least one intervention may include the rapid movement of the anodes 7 in order to change the conditions at the interface between the anodes and the electrolyte and / or eliminate gas bubbles that may be present below the surface of the anodes.

Опорное значение S обычно является очень малым, так что ΔQ стремится к нулю.The reference value of S is usually very small, so that ΔQ tends to zero.

Один или несколько анодов 7 могут быть анодами из углеродистого материала или нерасходуемыми анодами. Нерасходуемые аноды могут содержать металлический материал, материал с покрытием или кермет (т.е. металлокерамический композит).One or more anodes 7 may be carbon material anodes or non-consumable anodes. Non-consumable anodes may contain metallic material, coated material, or cermet (i.e., a ceramic-metal composite).

ИспытаниеTest

Испытание проводили в электролизной ванне-прототипе, снабженной анодами из углеродистого материала, с силой тока порядка 480 кА. Эта ванна была снабжена пробойниками-дозаторами, способными пробивать корку глинозема и вводить определенную дозу, равную 1 кг, глинозема в образовавшееся в результате такого пробивания отверстие.The test was carried out in a prototype electrolysis bath equipped with anodes of carbon material with a current strength of about 480 kA. This bath was equipped with metering punches capable of punching alumina crust and introducing a certain dose of 1 kg of alumina into the hole formed as a result of such punching.

В ванне зафиксировали точки 24, 25 измерения напряжения между несколькими анодами и несколькими катодными стержнями, как схематически показано на фиг.2.In the bath, the points 24, 25 for measuring the voltage between several anodes and several cathode rods were fixed, as schematically shown in figure 2.

Напряжение регистрировали в процессе электролиза в течение примерно 1 месяца. Временные колебания этого напряжения имели порядок от 10 до 20 мВ. Анализ этого сигнала путем численной обработки показал сдвиги напряжения от нескольких мВ до нескольких десятков мВ, которые связаны с введением доз глинозема с помощью пробойников-дозаторов (см. фиг.4, на которой приведен пример напряжения U, измеренного в зависимости от времени t). Эти сдвиги имели амплитуду и форму, которые связаны, по меньшей мере частично, с кинетикой перехода глинозема в раствор. Заявитель использовал указанные сдвиги в качестве показателей количества глинозема, который растворился в электролите.Перечень позицийThe voltage was recorded during electrolysis for approximately 1 month. Temporary fluctuations of this voltage were of the order of 10 to 20 mV. Analysis of this signal by numerical processing showed voltage shifts from several mV to several tens of mV, which are associated with the introduction of doses of alumina with the help of metering punches (see Fig. 4, which shows an example of voltage U, measured as a function of time t). These shifts had an amplitude and shape, which are associated, at least in part, with the kinetics of the transition of alumina into solution. The applicant used these shifts as indicators of the amount of alumina that dissolved in the electrolyte.

1 - электролизер1 - electrolyzer

2 - кожух2 - casing

3 - внутренняя боковая стенка3 - inner side wall

4, 4а - элементы внутренней футеровки4, 4a - elements of the inner lining

5 - катодный элемент5 - cathode element

6 - токоотводящий или катодный стержень6 - current collector or cathode rod

7 - анод7 - anode

8 - несущие анод средства8 - anode-carrying means

9 - несущие и фиксирующие анод средства, называемые стержневым анододержателем9 - means carrying and fixing the anode, called rod anode holder

10 - анодная рама10 - anode frame

11 - средства подачи глинозема11 - alumina feed means

12 - слой жидкого металла12 - a layer of liquid metal

13 - электролит13 - electrolyte

14 - наружный слой (или корка) глинозема14 - the outer layer (or crust) of alumina

15 - слой затвердевшего электролита15 - layer of hardened electrolyte

16 - соединительный элемент (стояк)16 - connecting element (riser)

16а - нижняя часть стояка16a - lower part of the riser

17 - соединительный элемент (коллектор)17 - connecting element (collector)

18 - соединительный элемент18 - connecting element

19 - пробойник-дозатор19 - metering punch

19а - точка подачи глинозема19a - alumina feed point

20 - электролизная ванна20 - electrolysis bath

21, 22 - средства измерения напряжения21, 22 - voltage measuring instruments

23 - средство измерения силы тока23 - a means of measuring current

24, 25 - точки измерения электрического напряжения24, 25 - voltage measurement points

Claims (24)

1. Способ регулирования электролизера (1) для получения алюминия электролитическим восстановлением глинозема, растворенного в электролите (13) на основе криолита, причем указанный электролизер (1) содержит электролизную ванну (20), по меньшей мере один анод (7), по меньшей мере один катодный элемент (5, 6), при этом указанная ванна (20) имеет внутренние боковые стенки (3) и способна содержать жидкий электролит (13), а электролизер также содержит по меньшей мере одно средство регулирования электролизера и выполнен с возможностью пропускания через электролит тока электролиза, имеющего силу I, включающий в себя введение глинозема в указанный электролит и отличающийся тем, что содержит a) контролируемое введение определенного количества Q0 глинозема в электролит; b) определение значения показателя А количества Q глинозема, которое соответствует доле введенного глинозема, растворяющегося в электролите в течение периода, меньшего или равного определенному временному порогу Т;1. The method of regulation of the electrolyzer (1) to produce aluminum by electrolytic reduction of alumina dissolved in an electrolyte (13) based on cryolite, said electrolyzer (1) containing an electrolysis bath (20), at least one anode (7), at least one cathode element (5, 6), wherein said bathtub (20) has inner side walls (3) and is capable of containing liquid electrolyte (13), and the cell also contains at least one means for regulating the cell and is configured to pass through an electric rolls an electrolysis current having a force I, comprising introducing alumina into said electrolyte and characterized in that it comprises: a) controlled introduction of a certain amount of Q 0 alumina into the electrolyte; b) determining the value of the indicator A of the amount Q of alumina, which corresponds to the fraction of the introduced alumina dissolving in the electrolyte for a period less than or equal to a certain time threshold T; c) определение количества ΔQ глинозема, которое соответствует доле введенного глинозема, растворяющегося в электролите в течение периода, превышающего временной порог Т;c) determining the amount ΔQ of alumina, which corresponds to the fraction of introduced alumina dissolving in the electrolyte for a period exceeding the time threshold T; d) регулирование с помощью по меньшей мере одного средства регулирования, и/или по меньшей мере одной операции регулирования, и/или по меньшей мере одного вмешательства в электролизер в зависимости от полученного значения количества ΔQ таким образом, чтобы поддерживать его или довести его до более низкого значения, чем опорное значение S.d) regulation with at least one regulation means and / or at least one regulation operation and / or at least one intervention in the cell, depending on the obtained quantity ΔQ in such a way as to maintain it or bring it to more lower than the reference S. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный временной порог Т составляет от 100 до 1000 с.2. The method according to claim 1, characterized in that said time threshold T is from 100 to 1000 s. 3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что показатель А определяют, исходя из по меньшей мере одного осуществляемого в электролизере (1) электрического измерения, которое способно выявить изменения электрических параметров электролита (13), вызываемые долей введенного глинозема, перешедшего в электролите в раствор.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the indicator A is determined based on at least one electrical measurement carried out in the electrolyzer (1), which is capable of detecting changes in the electrical parameters of the electrolyte (13) caused by the fraction of introduced alumina that has passed into the solution in the electrolyte. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что показатель А определяют, исходя из анализа напряжения U и/или тока I, измеренных в электролизере (1), возможно выраженных в виде сопротивления R.4. The method according to claim 3, characterized in that the indicator A is determined based on an analysis of the voltage U and / or current I, measured in the electrolyzer (1), possibly expressed as resistance R. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что анализ осуществляют путем обработки сигнала.5. The method according to claim 4, characterized in that the analysis is carried out by processing the signal. 6. Способ по п.3, отличающийся тем, что показатель А определяют, исходя из измерения сопротивления электролита (13), обычно путем перемещения анодов по отношению к указанному по меньшей мере одному катодному элементу (5, 6).6. The method according to claim 3, characterized in that the indicator A is determined based on the measurement of the resistance of the electrolyte (13), usually by moving the anodes relative to the specified at least one cathode element (5, 6). 7. Способ по п.3, отличающийся тем, что для определения локального характера растворения глинозема одно или несколько электрических измерений осуществляют, по меньшей мере, в двух разных местах электролизера (1).7. The method according to claim 3, characterized in that to determine the local nature of the dissolution of alumina, one or more electrical measurements are carried out in at least two different places in the electrolyzer (1). 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что показатель А определяют, полностью или частично, путем отбора проб или с помощью датчиков, таких как оптические датчики.8. The method according to claim 1, characterized in that the indicator A is determined, in whole or in part, by sampling or using sensors, such as optical sensors. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество Q определяют путем калибровки показателя А.9. The method according to claim 1, characterized in that the amount of Q is determined by calibrating indicator A. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что указанную калибровку обычно проводят с помощью моделирования и/или статистических измерений, осуществляемых в электролизерах одного типа, работающих в сопоставимых условиях.10. The method according to claim 9, characterized in that the said calibration is usually carried out using modeling and / or statistical measurements carried out in electrolyzers of the same type operating under comparable conditions. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество ΔQ глинозема, который не растворился в электролите, определяют путем вычитания количества Q из Q0, т.е. ΔQ=Q0-Q.11. The method according to claim 1, characterized in that the amount ΔQ of alumina that has not dissolved in the electrolyte is determined by subtracting the amount of Q from Q 0 , i.e. ΔQ = Q 0 -Q. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное регулирование включает в себя по меньшей мере одно изменение количества Q0 глинозема, введенного в единицу времени.12. The method according to claim 1, characterized in that said regulation includes at least one change in the amount of Q 0 alumina introduced per unit time. 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное регулирование включает в себя по меньшей мере одно изменение положения указанного одного или нескольких анодов (7) для изменения расстояния между указанным одним или несколькими анодами (7) и указанным одним или несколькими катодными элементами (5, 6).13. The method according to claim 1, characterized in that said regulation includes at least one change in position of said one or more anodes (7) to change the distance between said one or more anodes (7) and said one or more cathode elements (5, 6). 14. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная по меньшей мере одна операция регулирования включает введение определенного количества AlF3 в электролит (13).14. The method according to claim 1, characterized in that said at least one control operation comprises introducing a certain amount of AlF 3 into the electrolyte (13). 15. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное по меньшей мере одно вмешательство может включать быстрое перемещение указанного одного или нескольких анодов (7), способное изменить условия на границе между анодами и электролитом и/или устранить пузырьки газа, возможно присутствующие под поверхностью анодов.15. The method according to claim 1, characterized in that the at least one intervention may include the rapid movement of the specified one or more anodes (7), capable of changing the conditions at the interface between the anodes and the electrolyte and / or eliminating gas bubbles possibly present under surface of the anodes. 16. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один анод (7) выбирают среди анодов из углеродистого материала и нерасходуемых анодов.16. The method according to claim 1, characterized in that the at least one anode (7) is selected among the anodes of carbon material and non-consumable anodes. 17. Способ по п.16, отличающийся тем, что указанные нерасходуемые аноды выбирают среди металлических анодов, анодов с покрытием и анодов из металлокерамического композита.17. The method according to clause 16, wherein said non-consumable anodes are selected among metal anodes, coated anodes and metal-ceramic composite anodes. 18. Способ по п.3, отличающийся тем, что количество ΔQ глинозема, который не растворился в электролите, определяют путем вычитания количества Q из Q0, т.е. ΔQ=Q0-Q.18. The method according to claim 3, characterized in that the amount ΔQ of alumina that has not dissolved in the electrolyte is determined by subtracting the amount of Q from Q 0 , i.e. ΔQ = Q 0 -Q. 19. Способ по п.3, отличающийся тем, что указанное регулирование включает в себя по меньшей мере одно изменение количества Q0 глинозема, вводимого в единицу времени.19. The method according to claim 3, characterized in that said regulation includes at least one change in the amount of Q 0 alumina introduced per unit time. 20. Способ по п.3, отличающийся тем, что указанное регулирование включает в себя по меньшей мере одно изменение положения указанного одного или нескольких анодов (7) для изменения расстояния между указанным одним или несколькими анодами (7) и указанным одним или несколькими катодными элементами (5, 6).20. The method according to claim 3, characterized in that said regulation includes at least one change in position of said one or more anodes (7) to change the distance between said one or more anodes (7) and said one or more cathode elements (5, 6). 21. Способ по п.3, отличающийся тем, что указанная по меньшей мере одна операция регулирования включает в себя введение определенного количества AlF3 в указанный электролит (13).21. The method according to claim 3, characterized in that said at least one control operation comprises introducing a certain amount of AlF 3 into said electrolyte (13). 22. Способ по п.3, отличающийся тем, что указанное по меньшей мере одно вмешательство может включать в себя быстрое перемещение указанного одного или нескольких анодов (7), способное изменить условия на границе между анодами и электролитом и/или устранить пузырьки газа, возможно присутствующие под поверхностью анодов.22. The method according to claim 3, characterized in that the at least one intervention may include the rapid movement of the specified one or more anodes (7), capable of changing the conditions at the interface between the anodes and the electrolyte and / or eliminating gas bubbles present beneath the surface of the anodes. 23. Способ по п.3, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один анод (7) выбирают среди анодов из углеродистого материала и нерасходуемых анодов.23. The method according to claim 3, characterized in that the at least one anode (7) is selected among the anodes of carbon material and non-consumable anodes. 24. Способ по п.23, отличающийся тем, что указанные нерасходуемые аноды выбирают среди металлических анодов, анодов с покрытием и анодов из металлокерамического композита.24. The method according to claim 23, wherein said non-consumable anodes are selected among metal anodes, coated anodes, and anodes from a ceramic-metal composite.
RU2004114855/02A 2001-10-15 2002-10-14 Aluminum cell controlling method RU2296188C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR01/13264 2001-10-15
FR0113264A FR2830875B1 (en) 2001-10-15 2001-10-15 METHOD FOR REGULATING AN ELECTROLYSIS CELL FOR THE PRODUCTION OF ALUMINUM

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004114855A RU2004114855A (en) 2005-09-20
RU2296188C2 true RU2296188C2 (en) 2007-03-27

Family

ID=8868299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004114855/02A RU2296188C2 (en) 2001-10-15 2002-10-14 Aluminum cell controlling method

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20040256234A1 (en)
CA (1) CA2463599A1 (en)
FR (1) FR2830875B1 (en)
NO (1) NO20041498L (en)
RU (1) RU2296188C2 (en)
WO (1) WO2003033769A2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007030603A2 (en) * 2005-09-08 2007-03-15 Wms Gaming Inc. Gaming machine having display with sensory feedback
CN104164682A (en) * 2014-09-11 2014-11-26 云南云铝润鑫铝业有限公司 Aluminum cell computer energy balance control method
CN106555211B (en) * 2015-09-25 2018-11-27 沈阳铝镁设计研究院有限公司 A kind of measuring tool and measurement method of cathode drop of aluminium cell
CN105839145A (en) * 2016-06-13 2016-08-10 中南大学 Non-uniform blanking method for aluminum electrolytic bath

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1234454A1 (en) * 1983-12-16 1986-05-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Алюминиевой,Магниевой И Электродной Промышленности Device for checking condition of electrolyte in aluminium electrolyzer
NO166821C (en) * 1985-02-21 1991-09-04 Aardal & Sunndal Verk As PROCEDURE FOR CONTROL OF THE ALUMINUM OXYDE SUPPLY TO ELECTRIC OVERS FOR ALUMINUM MANUFACTURING.
FR2749858B1 (en) * 1996-06-17 1998-07-24 Pechiney Aluminium METHOD FOR REGULATING THE ALUMINUM CONTENT OF THE BATH OF ELECTROLYSIS TANKS FOR THE PRODUCTION OF ALUMINUM
CA2230882C (en) * 1997-03-14 2004-08-17 Dubai Aluminium Company Limited Intelligent control of aluminium reduction cells using predictive and pattern recognition techniques
US5942097A (en) * 1997-12-05 1999-08-24 The Ohio State University Method and apparatus featuring a non-consumable anode for the electrowinning of aluminum
NO311623B1 (en) * 1998-03-23 2001-12-17 Norsk Hydro As Process for controlling aluminum oxide supply to electrolysis cells for aluminum production

Also Published As

Publication number Publication date
FR2830875B1 (en) 2004-05-28
WO2003033769A3 (en) 2003-11-27
CA2463599A1 (en) 2003-04-24
NO20041498L (en) 2004-05-14
RU2004114855A (en) 2005-09-20
US20040256234A1 (en) 2004-12-23
FR2830875A1 (en) 2003-04-18
WO2003033769A2 (en) 2003-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR850001767B1 (en) Process for accurately controlling the rate of introduction and the content of alumina in an igneons electrolysis tank in the production of aluminum
HU207540B (en) Process and apparatus for controlling quantity of solide additives for electrolytical celles with aluminium-production
US3629079A (en) Alumina feed control
US3625842A (en) Alumina feed control
RU2296188C2 (en) Aluminum cell controlling method
EP0195142B1 (en) Controlling alf 3 addition to al reduction cell electrolyte
US7112269B2 (en) Measuring duct offgas temperatures to improve electrolytic cell energy efficiency
Peterson et al. The influence of dissolved metals in cryolitic melts on Hall cell current inefficiency
HU191839B (en) Method and device for measuring continuously the solute alumina content of cryolite melts with alumina content during operation
Solli et al. Design and performance of a laboratory cell for determination of current efficiency in the electrowinning of aluminium
US20050067298A1 (en) Method and device for detecting anode effects of an electrolytic cell for aluminium production
CN201908142U (en) Control and adjustment device for continuous testing for aluminum electrolysis cell
Meirbekova et al. Effect of Current Density and Phosphorus Species on Current Efficiency in Aluminum Electrolysis at High Current Densities
US3850768A (en) Method of controlling the supply of al{11 o{11 {0 during the operation of a cell for electrolytic recovery of aluminum
US7255783B2 (en) Use of infrared imaging to reduce energy consumption and fluoride consumption
RU2694860C1 (en) Method of controlling content of alumina during electrolysis of cryolite-alumina melt
US4921584A (en) Anode film formation and control
US4935107A (en) Process for electrochemical measurement of the concentration of oxide ions in a bath based on molten halides
US4675081A (en) Controlling aluminium reduction cell operation
US7135104B2 (en) Method for regulating an electrolysis cell
RU2540248C2 (en) Method of automatic monitoring of bath ratio
US3578569A (en) Anode polarization detector
RU2280716C2 (en) Control method for aluminum cell
RU2023058C1 (en) Method to control process of electrolytic aluminium production in an electrolyzer
Thonstad Semicontinuous determination of the concentration of alumina in the electrolyte of aluminum cells

Legal Events

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

Effective date: 20071015