RU2303658C1 - Способ управления технологическим процессом в алюминиевом электролизере с обожженными анодами - Google Patents
Способ управления технологическим процессом в алюминиевом электролизере с обожженными анодами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2303658C1 RU2303658C1 RU2005133936/02A RU2005133936A RU2303658C1 RU 2303658 C1 RU2303658 C1 RU 2303658C1 RU 2005133936/02 A RU2005133936/02 A RU 2005133936/02A RU 2005133936 A RU2005133936 A RU 2005133936A RU 2303658 C1 RU2303658 C1 RU 2303658C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alumina
- anodes
- current
- aluminum
- anode
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/20—Automatic control or regulation of cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из глинозема, и может быть использовано на электролизерах с обожженными анодами для повышения качества управления системами АПГ. Способ управления алюминиевым электролизером с обожженными анодами включает измерение текущих значений тока, сравнение текущих значений тока с заданными значениями и поддержание его в заданных пределах регулированием количества загружаемого в электролизер глинозема. В способе определяют зону в электролизере с пониженной концентрацией глинозема путем измерения текущих значений тока или по росту величины обратной ЭДС на всех анодах независимо друг от друга. После определения такой зоны путем выработки управляющего сигнала на соответствующий питатель АПГ выравнивается концентрация глинозема в этой зоне до установленных пределов. Изобретение обеспечивает повышение технико-экономических показателей процесса электролиза алюминия. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из глинозема, и может быть использовано для управления процессами на электролизерах с обожженными анодами для повышения качества управления системами АПГ.
Известно, что при снижении концентрации глинозема в электролите анод начинает хуже смачиваться электролитом, это приводит к тому, что пузырьки анодного газа разрастаются и изолируют часть поверхности анода от электролита. Плотность тока на свободной поверхности анода начинает увеличиваться, при достижении плотности тока, равной критической, возникает анодный эффект. Управление концентрацией глинозема является важной задачей в технологии управления электролизом и существующие системы АПГ должны поддерживать ее в строго заданных пределах, не допуская отклонений в большую или меньшую сторону, так как технологически не допустимо как возникновение лишних анодных эффектов, так и образование осадка на подине.
Известен способ автоматического регулирования алюминиевого электролизера (авторское свидетельство СССР №1724713, м.кл. С25С 3/20, 1992), согласно которому измеряют напряжение электролизера, ток серии, рассчитывают "приведенное" напряжение электролизера и скорость его изменения, концентрацию глинозема в электролите и стабилизируют "приведенное" напряжение в заданных пределах перемещением анода и изменением скорости загружаемого в электролизер глинозема, чередуя режимы избыточного (частого) и недостаточного (редкого) питания. При этом режимы питания изменяют в зависимости от изменения приведенного напряжения, включая тот или иной режим на определенное время или полностью прекращая питание электролизера глиноземом.
Недостатком указанного способа является низкое качество стабилизации теплоэнергетического и электрохимического режимов процесса, поскольку и изменение МПР, и изменение подачи глинозема осуществляют практически только по изменению "приведенного" напряжения электролизера.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу является способ управления технологическим процессом в алюминиевом электролизере. Способ включает измерение текущих значений напряжения и тока электролизера и вычисление по ним приведенного напряжения, скорости изменения последнего во времени и концентрации глинозема в электролизере, сравнение текущих значений этих параметров с заданными значениями, поддержание приведенного напряжения электролизера в заданных пределах перемещением анода и регулированием количества загружаемого в электролизер глинозема путем чередования режимов избыточного и недостаточного питания (патент RU 2113552, м.кл. С25С 3/20, 1998).
Способ управления - прототип основан на известной зависимости между напряжением электролизера Uэл и концентрацией глинозема в электролите Сгл. При неизменности остальных параметров электролиза любое изменение напряжения будет обусловлено только изменением концентрации глинозема в электролите и, следовательно, по скорости изменения напряжения dUэл/dt можно приблизительно определить Сгл.
Недостаток данного способа состоит в том, что зависимость Uэл=f(Cгл) имеет нелинейный характер с минимумом в диапазоне Сгл=3,5-4,5%. Таким образом, в диапазоне высоких концентраций глинозема (больше 4%) рост напряжения электролизера будет свидетельствовать о повышении Сгл, а в диапазоне низких концентраций глинозема (меньше 4%) будет свидетельствовать о снижении Сгл и приближении анодного эффекта. В промышленной практике диапазон низких концентраций обычно называют "левая ветвь концентрационной кривой", а диапазон высоких концентраций - "правая ветвь концентрационной кривой".
Производственный опыт показывает, что использование данного способа не всегда дает положительный результат. Для правильного управления технологическим процессом необходимо сначала определить знак ветви концентрационной кривой, на которой в данный момент работает электролизер. Если же ветвь будет определена неверно, то эффект от управляющего воздействия (регулирования количества загружаемого в электролизер глинозема) будет прямо противоположен ожидаемому результату.
Задача изобретения состоит в реализации автоматического контроля концентрации глинозема Сгл в расплаве и ее выравнивании на заданном уровне в объеме электролизера.
Технический результат изобретения состоит в повышении технико-экономических показателей процесса электролиза алюминия за счет исключения незапланированных анодных эффектов и образования скоплений глинозема на подине электролизера.
Поставленная задача достигается тем, что в способе управления алюминиевым электролизером с обожженными анодами, включающем измерение текущих значений тока, сравнение текущих значений тока с заданными значениями и поддержание их в заданных пределах регулированием количества загружаемого в электролизер глинозема, согласно предлагаемому изобретению определяют зону с пониженной концентрацией глинозема в электролизере путем измерения текущих значений тока во всех анодах независимо друг от друга, при этом с питателем автоматизированной подачи глинозема связывают группу близлежащих анодов и при определении снижения тока в отдельном аноде или в группе анодов относительно тока в других анодах, или группе анодов ведут избыточную от текущей подачу глинозема в электролит непосредственно в месте определения рассогласования до его устранения.
Изобретение дополняют частные отличительные признаки, направленные также на достижение поставленной задачи.
Определяют зону с пониженной концентрацией глинозема по росту величины обратной ЭДС на каждом аноде или группе анодов, при этом величину обратной ЭДС определяют при изменении суммарного тока проходящего через все аноды электролизера.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается тем, что в прототипе для поддержания концентрации глинозема в заданных пределах измеряют напряжение электролизера и ток серии, рассчитывают текущее значение приведенного напряжения Uпр и скорости его изменения во времени dUпр/dt - эти значения сравнивают с заданными и формируют циклы, состоящие из последовательности базового режима питания, режима недостаточного питания и режима избыточного питания ванны. В предлагаемом способе определяется зона в электролизере с пониженной концентрацией глинозема путем измерения текущих значений тока во всех анодах независимо друг от друга. После определения такой зоны путем выработки управляющего сигнала на соответствующий питатель АПГ выравнивается концентрация глинозема в этой зоне до установленных пределов.
Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемые решения от прототипа, что делает возможным сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Способ осуществляется следующим образом.
На электролизере с обожженными анодами, оснащенном системой измерения токов по каждому отдельному аноду (схема измерения на фиг.1, где 1 - анодная штанга, 2 - датчик измерения нагрузки на штанге, 3 - управление и сбор данных), определяется зона с пониженной концентрацией глинозема. Для этого собирается, накапливается и анализируется информация по токовой нагрузке каждого анода. На основе этих данных в динамике производится анализ изменения токовой нагрузки на каждом аноде. На фиг.2 показаны графики токовой нагрузки анодов перед анодным эффектом. На фиг.3 - блок-схема управления электролизером по прототипу №1 и с анализом изменения нагрузки анодов (по заявляемому способу) №2.
Каждый анод электролизера распределяется к заранее определенной зоне, за поддержание концентрации глинозема в которой отвечает определенный питатель АПГ. Снижение токовой нагрузки на аноде или анодах, при неизменности ее на других анодах, считается локальным снижением концентрации глинозема. Если отмечается существенное снижение нагрузки по отдельным анодам (фиг.2, анод №4 и анод №12) относительно других, это считается признаком изоляции подошвы анода газовой пленкой, как следствие снижение концентрации глинозема в данной зоне электролита, дальнейшее развитие этого процесса приводит, как правило, к возникновению анодного эффекта (фиг.2, время 12:52) и вырабатывается сигнал на управление питателем, ответственным за зону, в которой находятся данные аноды. Режим работы данного питателя выбирается исходя из текущего режима, но с повышенной частотой срабатывания относительно других питателей. Усиленный цикл питания дозатора включается в течение заранее определенного времени или пока нагрузка на соответствующих анодах не начнет возрастать.
Пример 1.
При управлении концентрацией глинозема в расплаве электролита, оцениваемой по изменению Uпр и dUпр/dt (прототип), часто возникают незапланированные анодные эффекты, вызванные запоздалой реакцией системы питания на снижение концентрации глинозема, вследствие того, что по приведенному напряжению не достаточно рано и правильно можно диагностировать возникновение анодного эффекта. При использовании предлагаемого способа возможно раннее предсказание возникновения анодного эффекта и принятие решения по управлению концентрацией глинозема. Предложенный способ можно использовать в алгоритме управления питанием глиноземом электролизера, пример алгоритма показан на фиг.3 контур №2. Принцип действия модуля анализа следующий: измеренная нагрузка анода сравнивается с предыдущим значением, вычисляется разница ΔIi (i - номер анода) между ними и при превышении этой разницы больше установленного значения выдается сигнал в систему управления о регулировании концентрации глинозема в электролизере путем включения усиленного питания через один из питателей.
Пример 2.
Известен метод определения значений обратной ЭДС электролизера по изменениям тока серии, он заключается в следующем: во время значительного изменения тока электролизера запоминают значения тока и напряжения электролизера до и после изменения и рассчитывают значение обратной ЭДС электролизера по формуле:
где U1эл-ра, I1эл-ра - значения напряжения и тока электролизера до изменения силы тока;
U2эл-ра, I2эл-ра - значения напряжения и тока электролизера после изменения силы тока.
По второму пункту способа определение зоны с пониженной концентрацией глинозема оценивают по изменению обратной ЭДС, рассчитанной для каждого анода. Величину обратной ЭДС для каждого анода рассчитывают по методу, как и для всего электролизера, но используя значения токов каждого анода по формуле:
где U1iэл-ра, I1iэл-ра - значения напряжения электролизера и тока i-го анода до изменения силы тока;
U2iэл-ра, I2iэл-ра - значения напряжения электролизера и тока i-го анода после изменения силы тока.
Значения обратной ЭДС анодов сравниваются между собой, и определяется зона с пониженной концентрацией глинозема и выдается сигнал в систему управления о регулировании концентрации глинозема в электролизере путем включения усиленного питания через один из питателей.
Использование предлагаемого способа позволяет улучшить распределение концентрации глинозема в объеме электролита, производить более раннюю диагностику возникновения анодного эффекта, что повышает качество управления и стабильность работы электролизера.
Claims (2)
1. Способ управления алюминиевым электролизером с обожженными анодами, включающий измерение текущих значений тока, сравнение текущих значений тока с заданными значениями и поддержание его в заданных пределах регулированием количества загружаемого в электролизер глинозема, отличающийся тем, что определяют зону с пониженной концентрацией глинозема в электролизере путем измерения текущих значений тока во всех анодах независимо друг от друга, при этом с питателем автоматизированной подачи глинозема связывают группу близлежащих анодов, и при определении снижения тока в отдельном аноде или в группе анодов относительно тока в других анодах или группе анодов ведут избыточную от текущей подачу глинозема в электролит непосредственно в месте определения рассогласования до его устранения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют зону с пониженной концентрацией глинозема по росту величины обратной ЭДС на каждом аноде или группе анодов, при этом величину обратной ЭДС определяют при изменении суммарного тока, проходящего через все аноды электролизера.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005133936/02A RU2303658C1 (ru) | 2005-11-02 | 2005-11-02 | Способ управления технологическим процессом в алюминиевом электролизере с обожженными анодами |
BRPI0605050-6A BRPI0605050A (pt) | 2005-11-02 | 2006-11-01 | método para controlar uma célula de redução de alumìnio com ánodos pré-cozidos |
AU2006235828A AU2006235828A1 (en) | 2005-11-02 | 2006-11-02 | Method of controlling aluminum reduction cell with prebaked anodes |
NO20065036A NO20065036L (no) | 2005-11-02 | 2006-11-02 | Fremgangsmåte for kontrollering av aluminium-reduksjonscelle med forbakte anoder |
ARP060104812A AR058504A1 (es) | 2005-11-02 | 2006-11-02 | 'metodo para controlar celdas de reduccion de aluminio con anodos precocidos |
US11/592,557 US20070095672A1 (en) | 2005-11-02 | 2006-11-02 | Method of controlling aluminum reduction cell with prebaked anodes |
CA002566831A CA2566831A1 (en) | 2005-11-02 | 2006-11-02 | Method of controlling aluminum reduction cell with prebaked anodes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005133936/02A RU2303658C1 (ru) | 2005-11-02 | 2005-11-02 | Способ управления технологическим процессом в алюминиевом электролизере с обожженными анодами |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2303658C1 true RU2303658C1 (ru) | 2007-07-27 |
Family
ID=37994827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005133936/02A RU2303658C1 (ru) | 2005-11-02 | 2005-11-02 | Способ управления технологическим процессом в алюминиевом электролизере с обожженными анодами |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20070095672A1 (ru) |
AR (1) | AR058504A1 (ru) |
AU (1) | AU2006235828A1 (ru) |
BR (1) | BRPI0605050A (ru) |
CA (1) | CA2566831A1 (ru) |
NO (1) | NO20065036L (ru) |
RU (1) | RU2303658C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2496923C2 (ru) * | 2008-06-16 | 2013-10-27 | Рио Тинто Алкан Интернэшнл Лимитед | Способ производства алюминия в электролизере |
RU2596560C1 (ru) * | 2014-06-19 | 2016-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Способ управления подачей глинозема в электролизер при получении алюминия |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102758224B (zh) * | 2011-04-29 | 2015-02-25 | 沈阳铝镁设计研究院有限公司 | 阳极效应抑制与熄灭的方法 |
CN102758219B (zh) * | 2011-04-29 | 2015-01-21 | 沈阳铝镁设计研究院有限公司 | 利用阳极导杆等距压降预测阳极效应的方法 |
CN102851704B (zh) * | 2011-06-30 | 2015-11-25 | 沈阳铝镁设计研究院有限公司 | 铝电解槽下料器单点控制下料方法 |
CN102400182B (zh) * | 2011-11-22 | 2014-05-07 | 中国铝业股份有限公司 | 一种控制铝电解槽内氧化铝浓度稳定均匀的方法 |
CN102400183B (zh) * | 2011-11-22 | 2014-06-11 | 中国铝业股份有限公司 | 一种抑制非阳极效应pfc产生的方法 |
CN103014773A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-04-03 | 中国铝业股份有限公司 | 一种均衡铝电解槽氧化铝浓度的装置及方法 |
CN103952725B (zh) * | 2014-05-16 | 2016-05-18 | 北方工业大学 | 一种工业铝电解过程中的决策方法 |
CN104499001B (zh) * | 2015-01-20 | 2017-03-29 | 重庆科技学院 | 基于特征子空间优化相对矩阵的铝电解槽况诊断方法 |
GB201602613D0 (en) * | 2016-02-15 | 2016-03-30 | Dubai Aluminium Pjsc And Newsouth Innovations Pty Ltd | Method for estimating dynamic state variables in an electrolytic cell suitable for the Hall-Héroult electrolysis process |
CN113362912B (zh) * | 2021-04-29 | 2023-04-28 | 中南大学 | 一种氧化铝浓度二次仿真方法、系统及存储介质 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3629079A (en) * | 1968-02-23 | 1971-12-21 | Kaiser Aluminium Chem Corp | Alumina feed control |
US4035251A (en) * | 1968-08-21 | 1977-07-12 | Reynolds Metals Company | Method and apparatus for reduction cell control |
US4069115A (en) * | 1977-04-27 | 1978-01-17 | Maskin A/S K. Lund & Co. | Method and arrangement for removing a gas cushion |
JPS548109A (en) * | 1977-06-22 | 1979-01-22 | Mitsubishi Keikinzoku Kogyo | Controlling method of feeding alumina into aluminum electrolytic bath |
CA1208598A (en) * | 1980-05-30 | 1986-07-29 | Teruto Ohta | Aluminum cell with gas conduit through anode with upper unbaked layer |
FR2749858B1 (fr) * | 1996-06-17 | 1998-07-24 | Pechiney Aluminium | Procede de regulation de la teneur en alumine du bain des cuves d'electrolyse pour la production d'aluminium |
-
2005
- 2005-11-02 RU RU2005133936/02A patent/RU2303658C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-11-01 BR BRPI0605050-6A patent/BRPI0605050A/pt not_active Application Discontinuation
- 2006-11-02 CA CA002566831A patent/CA2566831A1/en not_active Abandoned
- 2006-11-02 AU AU2006235828A patent/AU2006235828A1/en not_active Abandoned
- 2006-11-02 AR ARP060104812A patent/AR058504A1/es unknown
- 2006-11-02 NO NO20065036A patent/NO20065036L/no not_active Application Discontinuation
- 2006-11-02 US US11/592,557 patent/US20070095672A1/en not_active Abandoned
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2496923C2 (ru) * | 2008-06-16 | 2013-10-27 | Рио Тинто Алкан Интернэшнл Лимитед | Способ производства алюминия в электролизере |
US8961773B2 (en) | 2008-06-16 | 2015-02-24 | Rio Tinto Alcan International Limited | Method of producing aluminium in an electrolysis cell |
RU2596560C1 (ru) * | 2014-06-19 | 2016-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Способ управления подачей глинозема в электролизер при получении алюминия |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BRPI0605050A (pt) | 2007-09-04 |
AR058504A1 (es) | 2008-02-06 |
NO20065036L (no) | 2007-05-03 |
AU2006235828A1 (en) | 2007-05-17 |
US20070095672A1 (en) | 2007-05-03 |
CA2566831A1 (en) | 2007-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2303658C1 (ru) | Способ управления технологическим процессом в алюминиевом электролизере с обожженными анодами | |
US4431491A (en) | Process and apparatus for accurately controlling the rate of introduction and the content of alumina in an igneous electrolysis tank in the production of aluminium | |
CN101109092A (zh) | 铝电解槽能量平衡控制方法 | |
Popov et al. | A mathematical model of the current density distribution in electrochemical cells | |
CN102851704B (zh) | 铝电解槽下料器单点控制下料方法 | |
CN109183074B (zh) | 一种基于换极周期的铝电解槽下料方法 | |
US4035251A (en) | Method and apparatus for reduction cell control | |
CA1109824A (en) | Method of controlling feed of alumina to an aluminum electrolytic cell | |
US3625842A (en) | Alumina feed control | |
US6126809A (en) | Method for controlling the feed of alumina to electrolysis cells for production of aluminum | |
US4654129A (en) | Process for accurately maintaining a low alumina content in an electrolytic smelting cell for the production of aluminum | |
US4045309A (en) | Method for measuring and control of the energy in aluminum reduction cells | |
US6132571A (en) | System for predicting impending anode effects in aluminum cells | |
US3888747A (en) | Method of and apparatus for producing metal | |
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 | |
CN108914162B (zh) | 一种氧化铝加料量控制方法及系统 | |
WO2020190271A1 (en) | System and method for controlling of smelting pot line | |
JPS5810996B2 (ja) | アルミニウム電解槽に対するアルミナ供給の制御方法 | |
US3583896A (en) | Detection and control of electrode upsets | |
EP0972860A1 (en) | Electrolytic recovery of metal from solution | |
RU2540248C2 (ru) | Способ автоматического контроля криолитового отношения | |
CN114045534B (zh) | 铝电解槽控制效果的评估方法、装置及电子设备 | |
RU2023058C1 (ru) | Способ управления процессом электролитического получения алюминия в электролизере | |
RU97106113A (ru) | Способ управления технологическим процессом в алюминиевом электролизере | |
JP2006241566A (ja) | めっき液の建浴方法と銅めっき装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091103 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20131024 |