RU2471019C1 - Monitoring method of process parameters of electrolyte of aluminium electrolysis unit - Google Patents
Monitoring method of process parameters of electrolyte of aluminium electrolysis unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2471019C1 RU2471019C1 RU2011116273/02A RU2011116273A RU2471019C1 RU 2471019 C1 RU2471019 C1 RU 2471019C1 RU 2011116273/02 A RU2011116273/02 A RU 2011116273/02A RU 2011116273 A RU2011116273 A RU 2011116273A RU 2471019 C1 RU2471019 C1 RU 2471019C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- values
- current
- electrolyte layer
- cryolite ratio
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу контроля параметров электролита в алюминиевом электролизере, которые характеризуют технологическое состояние процесса.The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to a method for monitoring the parameters of an electrolyte in an aluminum electrolysis cell, which characterize the technological state of the process.
Известен стандартный способ контроля состава электролита, когда криолитовое отношение (отношение содержания фторида алюминия к фториду натрия) определяется кристаллооптическими или рентгено-дифрактометрическими методами в лабораторных условиях после отбора проб. Согласно заводским инструкциям ТИ пробы электролита отбираются 1 раз в 3 суток специальными пробоотборниками из отверстия в криолитоглиноземной корке алюминиевого электролизера (Янко Э.А. Производство алюминия. СПбГУ, СПб.: 2007, 376 с.).A standard method for controlling the composition of an electrolyte is known when the cryolite ratio (the ratio of aluminum fluoride to sodium fluoride) is determined by crystal-optical or X-ray diffractometric methods in laboratory conditions after sampling. According to TI factory instructions, electrolyte samples are taken once every 3 days by special samplers from the hole in the cryolite-alumina crust of the aluminum electrolyzer (Yanko E.A. Aluminum production. St. Petersburg State University, St. Petersburg: 2007, 376 p.).
Недостатком способа является то, что отбор образцов электролита для анализа его химического состава обычно осуществляется один раз в три дня, что является недостаточным с точки зрения оперативности контроля, так как величина криолитового отношения может существенно изменяться в течение нескольких часов. В связи с этим электролизер длительное время работает с отклонением параметров от заданных значений, что влечет за собой снижение показателей эффективности его работы.The disadvantage of this method is that the selection of samples of the electrolyte for analysis of its chemical composition is usually carried out once every three days, which is insufficient from the point of view of control efficiency, since the value of the cryolite ratio can vary significantly over several hours. In this regard, the electrolyzer for a long time works with the deviation of the parameters from the preset values, which entails a decrease in its performance indicators.
Известен «Способ контроля работы алюминиевых электролизеров» (патент US №№4675081, опубл. 23.07.1987), основанный на прогнозе и диагностике ситуации по текущим замерам при помощи переносных устройств и приборов. Способ заключается в измерении электрических и технологических параметров параллельно со стандартным отбором проб электролита. По полученным данным составляется алгоритм управления криолитовым отношением по аналоговым показателям.The well-known "Method of monitoring the operation of aluminum electrolyzers" (US patent No. 46675081, publ. 07.23.1987), based on the forecast and diagnosis of the situation according to current measurements using portable devices and devices. The method consists in measuring electrical and technological parameters in parallel with standard sampling of electrolyte. Based on the data obtained, a cryolite ratio control algorithm for analog indicators is compiled.
Недостатком известного способа контроля является неточность измерения из-за больших помех, связанных высокоамплитудными колебаниями серийного напряжения в межполюсном зазоре между поверхностью анода и катодным металлом, при этом контролируется только слой межэлектродного расстояния. Контроль при помощи переносных приборов имеет зависимость от временного фактора и не дает объективной оценки текущему состоянию электролизера.The disadvantage of this control method is the inaccuracy of the measurement due to large interference associated with high-amplitude fluctuations of the series voltage in the interpolar gap between the surface of the anode and the cathode metal, and only the interelectrode distance layer is controlled. Control using portable devices is dependent on the time factor and does not give an objective assessment of the current state of the cell.
Известен «Способ контроля состава электролита алюминиевого электролизера и щуп» (патент RU №2039131, опубл. 09.07.1995). Способ контроля электролита алюминиевого электролизера включает погружение щупа с электроприводным зондом в расплавленный электролит и регистрацию электрического сигнала. Щуп попеременно охлаждают и нагревают и охлаждение производят до полного отверждения электролита на границе с щупом, снабженным пакетом вставленных в стакан трех или более стержней.The well-known "Method for monitoring the electrolyte composition of an aluminum electrolyzer and probe" (patent RU No. 2039131, publ. 09.07.1995). A method for controlling the electrolyte of an aluminum electrolyzer involves immersing a probe with an electric drive probe in a molten electrolyte and recording an electrical signal. The probe is alternately cooled and heated and cooling is carried out until the electrolyte is completely cured at the boundary with the probe, equipped with a package of three or more rods inserted into the glass.
Недостатком способа является применение дополнительно устройства для измерения и увеличение затрат на его обслуживание. Недостатком известного способа также является налипание электролита на щуп и необходимость его чистки, после каждого измерения.The disadvantage of this method is the use of an additional device for measuring and an increase in the cost of its maintenance. The disadvantage of this method is also the sticking of the electrolyte on the probe and the need for cleaning, after each measurement.
Известен «Способ автоматического контроля технологического состояния электролизера» (патент RU №2005140166/02, опубл. 22.12.2005). Способ автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера с обожженными анодами, закрепленными на анодной шине, включающий измерение напряжения на конструктивных элементах электролизера с использованием датчиков напряжения, связанных с вычислительным блоком, и определение токов по анодам, отличающийся тем, что измерение напряжения на электролизере осуществляют в нескольких точках по длине анодной шины, причем число точек измерения выбирают большим числа определяемых токов, определение которых проводят по анодам.The well-known "Method of automatic control of the technological state of the electrolyzer" (patent RU No. 2005140166/02, publ. 22.12.2005). A method for automatically monitoring the technological state of an aluminum electrolytic cell with calcined anodes mounted on the anode bus, including measuring the voltage at the structural elements of the electrolytic cell using voltage sensors connected to the computing unit, and determining currents by the anodes, characterized in that the voltage across the electrolyzer is measured in several points along the length of the anode bus, and the number of measurement points is chosen to be larger than the number of determined currents, the determination of which on the anodes.
Недостатком способа является влияние на качество измерения колебаний напряжения, связанных с магнитодинамическим воздействием катодного металла. Для реализации известного способа необходимо большое количество измерительной техники для последующих преобразований, что приводит к значительной погрешности в измерениях технологических параметров.The disadvantage of this method is the effect on the quality of measurement of voltage fluctuations associated with the magnetodynamic effect of the cathode metal. To implement the known method, a large number of measuring equipment for subsequent transformations is required, which leads to a significant error in the measurement of technological parameters.
Известен «Способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров» (патент RU №2057823, опубл. 10.04.96), принятый в качестве прототипа. Сущность способа заключается в контроле технологических параметров алюминиевых электролизеров, включающий измерение постоянной Uэ и переменной составляющих падения напряжений на электролизере и тока Jc u серии, вычисление сопротивления электролизера, причем измерения выполняют одновременно на гармониках, кратных 50 Гц, по результатам измерений определяют величину обратной ЭДС, отличающийся тем, что действующее значение переменной определяют по составляющей тока серии на каждой из гармоник, используемых для измерений, для чего вычисляют соотношение, связывающее измеренные величины гармоник тока серии, и вызванное ими падение напряжения на каждом электролизере по математическому выражению.The well-known "Method of monitoring the technological parameters of aluminum electrolytic cells" (patent RU No. 2057823, publ. 10.04.96), adopted as a prototype. The essence of the method is to control the technological parameters of aluminum electrolytic cells, including measuring the constant U e and the variable components of the voltage drop across the cell and current J c u series, calculating the resistance of the cell, and the measurements are performed simultaneously at harmonics that are multiples of 50 Hz, the inverse value is determined from the measurements EMF, characterized in that the effective value of the variable is determined by the component of the series current at each of the harmonics used for measurements, for which dissolved relation between the measured values of a series of harmonics, caused by them, and the voltage drop across each cell of the mathematical expression.
Недостатком способа является то, что контроль осуществляется по напряжению электролизера при принятом постоянным значении силы тока серии электролизеров. На гармоники напряжения в межэлектродном пространстве большое влияние оказывают различные технологические факторы и отклонения, которые можно идентифицировать только через многоступенчатую фильтрацию сигналов. К числу основных недостатков известного способа также следует отнести низкую сходимость результатов с фактическими значениями технологических параметров из-за высокого уровня помех, связанных с выполнением технологических операций по обслуживанию и влиянием технических неисправностей, вызывающих сбои подачи сырья. Неточность результатов измерений связана с тем, что контролируется весь слой электролита, находящийся в межэлектродном пространстве.The disadvantage of this method is that the control is carried out according to the voltage of the cell at a constant value of the current strength of a series of cells. The voltage harmonics in the interelectrode space are greatly influenced by various technological factors and deviations that can only be identified through multi-stage signal filtering. Among the main disadvantages of the known method should also include the low convergence of the results with the actual values of the technological parameters due to the high level of interference associated with the implementation of technological maintenance operations and the influence of technical malfunctions that cause failures in the supply of raw materials. The inaccuracy of the measurement results is due to the fact that the entire electrolyte layer located in the interelectrode space is controlled.
Техническим результатом является повышение точности и оперативности контроля за изменением состава электролита алюминиевого электролизера.The technical result is to increase the accuracy and efficiency of monitoring the change in the electrolyte composition of an aluminum electrolyzer.
Технический результат достигается тем, что в способе контроля технологических параметров электролита алюминиевого электролизера, включающем измерение силы тока и расчет технологических параметров, измерение значения силы тока Iэ, а также уровня электролита lэ, осуществляют при помощи изолированного пробойника автоматизированной системы питания глиноземом, а в качестве технологических параметров рассчитывают электрическое сопротивление слоя электролита Rэ и криолитовое соотношение по формулеThe technical result is achieved by the fact that in the method for monitoring the technological parameters of the electrolyte of an aluminum electrolyzer, including measuring current strength and calculating technological parameters, measuring the value of current I e , as well as the electrolyte level l e , is carried out using an isolated punch of an automated alumina feed system, and the quality of the technological parameters calculate the electrical resistance of the electrolyte layer R e and cryolite ratio according to the formula
где N - частотный калибровочный коэффициент;where N is the frequency calibration factor;
Rэ - расчетное электрическое сопротивление измеренного слоя электролита;R e is the calculated electrical resistance of the measured electrolyte layer;
U - фиксированное напряжение, 24 В;U - fixed voltage, 24 V;
S - площадь контакта пробойника с электролитом;S is the contact area of the punch with the electrolyte;
lэ - измеренный уровень электролита;l e - measured electrolyte level;
Iэ - измеренное значение силы тока.I e - the measured value of the current strength.
Измерение значения силы тока Iэ проводят при касании наконечника пробойника с электролитом.The measurement of current I e is carried out by touching the tip of the punch with an electrolyte.
Измеренное при помощи пробойника значение силы тока Iэ определяют по максимальному значению амплитуды.The value of current I e measured using a punch is determined by the maximum value of the amplitude.
Автоматизированная система точечного питания электролизера глиноземом при помощи пробойника выполняет функции контроля технологического процесса и позволяет решить задачу качественного и оперативного контроля криолитового отношения электролита за счет регистрации отклонения по граничным значениям электрического сопротивления слоя электролита.The automated system of the point feed of the electrolyzer with alumina with the help of a punch performs the functions of controlling the technological process and allows solving the problem of qualitative and operational control of the cryolite ratio of the electrolyte by registering deviations in the boundary values of the electrical resistance of the electrolyte layer.
Пробойник АПГ является индивидуально изолированным элементом. Измерения электрического сопротивления слоя электролита проводят при постоянном значении напряжения, равном 24 В, по изменяющимся значениям силы тока по закону Ома - Rэ=U/Iэ. Величина электрического сопротивления зависит от содержания химических компонентов электролита - криолитового отношения.The APG punch is an individually insulated element. Measurement of the electrical resistance of the electrolyte layer is carried out at a constant voltage value equal to 24 V, according to the changing current values according to Ohm's law - R e = U / I e . The value of electrical resistance depends on the content of chemical components of the electrolyte - cryolite ratio.
Измерения максимального значения постоянного тока происходят в зоне контакта с электролитом наконечника одного из пробойников системы автоматического питания электролизера глиноземом (АПГ). Пробойник АПГ изолирован, поэтому на измерение электрических параметров не воздействует падение серийного напряжения в общей цепи электролизеров, связанных с влиянием магнитного поля, технологических и технических факторов.Measurements of the maximum value of direct current occur in the zone of contact with the electrolyte of the tip of one of the punches of the automatic alumina (APG) electrolyzer system. The APG punch is isolated, therefore, the measurement of electrical parameters is not affected by a drop in the serial voltage in the general circuit of electrolyzers associated with the influence of a magnetic field, technological and technical factors.
Способ осуществляют следующим образом. При касании изолированного наконечника пробойника АПГ электролита на АСУТП поступает сигнал значения тока. При замыкании с поверхностью металла сигнал об измеренном расстоянии lэ поступает с контроллера хода штока пробойника (фиг.1). По полученным значениям проводится расчет криолитового отношения по предложенной формуле, который фиксируется на АСУТП. Время измерения и расчета составляет - 7 с. Измерения проводятся с периодичностью 24 раза в сутки.The method is as follows. When the insulated tip of the APG punch of the electrolyte is touched, a current value signal is supplied to the process control system. When shorted to the metal surface, a signal of the measured distance l e comes from the rod stroke controller of the punch (Fig. 1). Based on the obtained values, the cryolite ratio is calculated according to the proposed formula, which is fixed on the process control system. The measurement and calculation time is - 7 s. Measurements are taken 24 times a day.
Пример. В результате замеров установлено, что электрическое сопротивление при постоянном уровне электролита функционально зависит от криолитового отношения, поскольку является величиной, связанной с электропроводностью электролита.Example. As a result of measurements, it was found that the electrical resistance at a constant electrolyte level is functionally dependent on the cryolite ratio, since it is a value related to the electrolyte conductivity.
Значение криолитового отношения (КО), которое получили на спектрометре с дифракционным каналом ARL, вводят в матрицу эталонов параллельно с данными замеров электрического сопротивления. Экспериментально подтверждено, что во время замера и одновременного отбора проб электролита, с повышением электрического сопротивления наблюдается увеличение криолитового отношения. Рассчитанное значение криолитового отношения КО после измерений заносят в матрицу и калибруют со значениями стандартных образцов электролита.The value of the cryolite ratio (KO), which was obtained on a spectrometer with an ARL diffraction channel, is introduced into the matrix of standards in parallel with the data of measurements of electrical resistance. It was experimentally confirmed that during measurement and simultaneous sampling of electrolyte, with an increase in electrical resistance, an increase in the cryolite ratio is observed. After measurements, the calculated value of the cryolite ratio of KO is entered into the matrix and calibrated with the values of standard electrolyte samples.
Результаты замеров по выявлению оптимальных условий проведения заявляемого способа приведены в табл.1.The results of measurements to identify optimal conditions for the proposed method are given in table 1.
Калибровочный коэффициент N=КОизм/КОARL - это отношение измеренного KO по предлагаемому способу и эталонного КОARL, полученного стандартным способом во время замера, которое учитывает содержание фторидных добавок (CaF2+MgF2+LiF)=4,0-7,5%, также влияющих на электропроводность электролита.The calibration coefficient N = KO meas. / KO ARL is the ratio of the measured KO according to the proposed method and the reference KO ARL obtained by the standard method during measurement, which takes into account the content of fluoride additives (CaF 2 + MgF 2 + LiF) = 4.0-7, 5%, also affecting the conductivity of the electrolyte.
Способ позволяет решать проблему качественного контроля за изменением состава электролита на алюминиевом электролизере для принятия оперативных решений по его корректировке при зафиксированном отклонении. Изобретение позволяет своевременно выявить технологические расстройства и устранить их, что обеспечивает повышение технико-экономических показателей процесса электролиза.The method allows to solve the problem of quality control over changes in the composition of the electrolyte on an aluminum electrolysis cell for making operational decisions on its correction with a fixed deviation. The invention allows timely detection of technological disorders and eliminate them, which provides an increase in the technical and economic indicators of the electrolysis process.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011116273/02A RU2471019C1 (en) | 2011-04-25 | 2011-04-25 | Monitoring method of process parameters of electrolyte of aluminium electrolysis unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011116273/02A RU2471019C1 (en) | 2011-04-25 | 2011-04-25 | Monitoring method of process parameters of electrolyte of aluminium electrolysis unit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011116273A RU2011116273A (en) | 2012-10-27 |
RU2471019C1 true RU2471019C1 (en) | 2012-12-27 |
Family
ID=47147058
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011116273/02A RU2471019C1 (en) | 2011-04-25 | 2011-04-25 | Monitoring method of process parameters of electrolyte of aluminium electrolysis unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2471019C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2540248C2 (en) * | 2013-06-18 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of automatic monitoring of bath ratio |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2057823C1 (en) * | 1992-07-15 | 1996-04-10 | Громыко Александр Иванович | Aluminum electrolyzers processing parameters control method |
CN1908239A (en) * | 2005-08-02 | 2007-02-07 | 高德金 | Method of testing voltage drop of conductive material component using aluminum cell great current |
RU2299932C1 (en) * | 2005-11-22 | 2007-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет (КГТУ) | Electrolysis bath efficiency monitoring method |
RU2301288C1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-06-20 | Александр Иванович Громыко | Device for supervision over the production process characteristics of the aluminum electrolytic baths |
CN101008094A (en) * | 2006-01-24 | 2007-08-01 | 兰州铝业股份有限公司 | Prebaked aluminum electrolytic tank parameter measuring method and its device |
RU2307881C1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" | Aluminum cell technical state automatic control method |
-
2011
- 2011-04-25 RU RU2011116273/02A patent/RU2471019C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2057823C1 (en) * | 1992-07-15 | 1996-04-10 | Громыко Александр Иванович | Aluminum electrolyzers processing parameters control method |
CN1908239A (en) * | 2005-08-02 | 2007-02-07 | 高德金 | Method of testing voltage drop of conductive material component using aluminum cell great current |
RU2299932C1 (en) * | 2005-11-22 | 2007-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет (КГТУ) | Electrolysis bath efficiency monitoring method |
RU2307881C1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" | Aluminum cell technical state automatic control method |
RU2301288C1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-06-20 | Александр Иванович Громыко | Device for supervision over the production process characteristics of the aluminum electrolytic baths |
CN101008094A (en) * | 2006-01-24 | 2007-08-01 | 兰州铝业股份有限公司 | Prebaked aluminum electrolytic tank parameter measuring method and its device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2540248C2 (en) * | 2013-06-18 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of automatic monitoring of bath ratio |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011116273A (en) | 2012-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI544675B (en) | Permanent system for continuous detection of current distribution in interconnected electrolytic cells | |
AU2010229120B2 (en) | System, method and apparatus for measuring electrolysis cell operating conditions and communicating the same | |
US20160090662A1 (en) | Current Monitoring for Plating | |
JP2016522328A (en) | Apparatus for the evaluation of current distribution at electrodes in electrochemical plants. | |
US9422632B2 (en) | Device for monitoring current distribution in interconnected electrolytic cells | |
RU2471019C1 (en) | Monitoring method of process parameters of electrolyte of aluminium electrolysis unit | |
NO20131581A1 (en) | A method of using an anode rod's equidistant voltage drop to predict anode power | |
CN108265315B (en) | Method and system for forecasting local anode effect of aluminum electrolysis cell | |
US3380897A (en) | Method of determining ore concentration | |
US20170089855A1 (en) | A method for analyzing an anode and device thereof | |
CN111462830B (en) | State observation method based on electrolytic aluminum process model | |
CN107607786B (en) | Method and device for rapidly measuring resistivity of aluminum electrolysis anode carbon block | |
US4935107A (en) | Process for electrochemical measurement of the concentration of oxide ions in a bath based on molten halides | |
EP1709453A4 (en) | System and method to forecast the electrical conductivity of anodes for aluminum production before baking | |
RU2540248C2 (en) | Method of automatic monitoring of bath ratio | |
US3578569A (en) | Anode polarization detector | |
CN105463513A (en) | Aluminum electrolysis production aluminum oxide concentration online monitoring method and device | |
JP3371443B2 (en) | Short circuit detection method | |
AU2015203272B2 (en) | System, method and apparatus for measuring electrolysis cell operating conditions and communicating the same | |
CN105699783A (en) | Simple and efficient cathode carbon block voltage drop detection method | |
RU2467095C1 (en) | Method of defining alumina concentration in cryolite-alumina melt | |
Vecchio-Sadus et al. | Tin Dioxide-Based Ceramics as Inert Anodes for Aluminium Smelting: A Laboratory Study | |
CN115198312A (en) | Online measuring method and device for operation parameters of electrolytic cell | |
He et al. | Impact of cathode slot on current distribution in cathode carbon of an aluminum electrolyticl cell | |
JP2792414B2 (en) | Method and apparatus for determining life of noble metal-based insoluble electrode for electroplating |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170426 |