RU2540248C2 - Method of automatic monitoring of bath ratio - Google Patents
Method of automatic monitoring of bath ratio Download PDFInfo
- Publication number
- RU2540248C2 RU2540248C2 RU2013128057/02A RU2013128057A RU2540248C2 RU 2540248 C2 RU2540248 C2 RU 2540248C2 RU 2013128057/02 A RU2013128057/02 A RU 2013128057/02A RU 2013128057 A RU2013128057 A RU 2013128057A RU 2540248 C2 RU2540248 C2 RU 2540248C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- movement
- anode frame
- bath ratio
- coefficient
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия, а именно к области управления электролизом алюминия.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the electrolytic production of aluminum, and in particular to the field of control of aluminum electrolysis.
Управление составом электролита при электролитическом производстве алюминия является важным резервом в повышении технико-экономических показателей алюминиевого электролизера и одной из первостепенных задач управления технологией электролиза алюминия в целом.Managing the composition of the electrolyte in the electrolytic production of aluminum is an important reserve in improving the technical and economic indicators of the aluminum electrolyzer and one of the primary tasks of managing the aluminum electrolysis technology as a whole.
Известен стандартный способ контроля состава электролита, когда криолитовое отношение (отношение содержания фторида алюминия к фториду натрия) (КО) определяется кристаллооптическими или рентгено-дифрактометрическими методами в лабораторных условиях после отбора проб. Согласно заводским инструкциям 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 electrolyte composition is known when the cryolite ratio (the ratio of aluminum fluoride to sodium fluoride) (KO) is determined by crystal-optical or X-ray diffractometric methods in laboratory conditions after sampling. According to the 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 pp.).
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 electrolyte samples 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 технологических параметров электролита алюминиевого электролизера» (патент RU 2471019, кл. C25C 3/20, опубл. 27.12. 2011 г.) Способ включает измерение силы тока и расчет технологических параметров, при этом измерение значения силы тока Iэ и уровня электролита lэ осуществляют при помощи изолированного пробойника автоматизированной системы питания глиноземом, в качестве технологических параметров рассчитывают электрическое сопротивление слоя электролита Rэ и криолитовое отношение, измерения значений постоянного тока проводят при максимальных амплитудах тока, измерения электрического сопротивления слоя электролита - при постоянном уровне электролита lэ и постоянном значении напряжения, равном 24 В, значения электрического сопротивления слоя электролита калибруют в соответствии с текущим значением криолитового отношения электролита, рассчитанные значения криолитового отношения калибруют со значениями стандартных образцов электролита с получением калибровочного коэффициента, учитывающего содержание фтористых добавок.The well-known "Method of monitoring the technological parameters of the electrolyte of an aluminum electrolyzer" (patent RU 2471019,
Недостатком данного способа является то, что на действующем алюминиевом электролизере невозможно поддерживать постоянный уровень электролита, так как алюминиевый электролизер является саморегулирующейся системой, т.е. при охлаждении происходит замерзание электролита на стенках катода (объем электролита снижается), происходит затягивание лунок в районе пробойника автоматизированной системы питания глиноземом (возникновение проблемы с измерением) и наоборот. При нагреве объем электролита увеличивается за счет таяния намерзшего на стенки катода электролита, лунки распустятся, и на пробойник налипнет сырье, приводящее к дополнительной изоляции и погрешности в измерении. Также напряжение 24 В для алюминиевого электролизера является аномальным, при котором, помимо расхода электроэнергии, происходит большой выброс загрязняющих веществ, разрушающих озоновый слой, что ухудшает экологическую ситуацию.The disadvantage of this method is that it is not possible to maintain a constant electrolyte level on an existing aluminum electrolytic cell, since an aluminum electrolyzer is a self-regulating system, i.e. upon cooling, the electrolyte freezes on the cathode walls (the electrolyte volume decreases), the wells are tightened in the area of the punch of the automated alumina feeding system (there is a problem with the measurement) and vice versa. When heated, the volume of the electrolyte increases due to the melting of the electrolyte that has frozen on the cathode walls, the wells will bloom, and raw materials will stick to the punch, leading to additional insulation and measurement error. Also, the 24 V voltage for an aluminum electrolyzer is anomalous, in which, in addition to the energy consumption, there is a large emission of pollutants that destroy the ozone layer, which worsens the environmental situation.
Известен способ регулирования электролизера для получения алюминия путем восстановления из глинозема, растворенного в ванне расплавленного криолита. Изобретение включает формирование на внутренних стенках корпуса корки затвердевшего расплава криолита, определяют показатель В, называемый показателем развития корки и чувствительный к развитию указанной корки затвердевшего расплава криолита, и изменяют по меньшей мере одно из средств регулирования электролизера, таких как межполюсное расстояние (Н), и/или по меньшей мере одну операцию управления, такую как добавление ALF3, в зависимости от полученного значения указанного показателя. Показатель можно определять на основании электрических измерений на электролизере и/или на основании измерений площади слоя жидкого металла. Изобретение позволяет эффективно регулировать электролизер при значениях силы тока, достигающих 500 кА, с электролитической ванной, содержащей более 11% AlF3, и существенно сокращать число измерений содержания AlF3 в ванне (патент RU 2280716, кл. C25C 3/20, опубл. 27.07. 2006 г.).A known method of regulating an electrolytic cell for producing aluminum by reduction from alumina dissolved in a bath of molten cryolite. The invention includes forming on the inner walls of the crust of the hardened cryolite melt, determining an indicator B, called a crust development index and sensitive to the development of the indicated crust of the hardened cryolite melt, and changing at least one of the electrolyzer control means, such as the pole distance (N), and / or at least one control operation, such as adding ALF 3 , depending on the obtained value of the specified indicator. The indicator can be determined on the basis of electrical measurements on the electrolyzer and / or on the basis of measurements of the area of the liquid metal layer. The invention allows to effectively regulate the electrolyzer with currents up to 500 kA, with an electrolytic bath containing more than 11% AlF 3 , and significantly reduce the number of measurements of AlF 3 in the bath (patent RU 2280716,
Недостатком данного способа является то, что измерение площади слоя жидкого металла на действующем электролизере можно выполнить только инструментально (лимитируется погрешностью используемого инструмента для измерения) в нескольких сечениях.The disadvantage of this method is that the measurement of the area of the liquid metal layer on the active electrolyzer can only be performed instrumentally (limited by the error of the measurement tool used) in several sections.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ автоматического контроля криолитового отношения электролита, в котором путем перемещения анода и регистрации изменения сопротивления электролизера и времени перемещения анода определяют величину удельной электропроводимости электролита, далее вычисляют криолитовое отношение электролита, сравнивают это значение с заданным значением и при отклонении криолитового отношения от заданного значения производят корректировку состава электролита (заявка №2000110682, кл. C25C 3/20. 04.2000, опубл.27.12.2011 г.).Closest to the proposed invention is a method for automatically controlling the cryolite ratio of the electrolyte, in which by moving the anode and registering changes in the resistance of the electrolyzer and the time of the movement of the anode, the value of the specific conductivity of the electrolyte is determined, then the cryolite ratio of the electrolyte is calculated, this value is compared with the set value and when the cryolite ratio from the set value, the composition of the electrolyte is adjusted (application No. 2000110682,
Недостатком данного способа является то, что чем чаще на электролизере происходят регулировки напряжения, тем чаще происходит пересчет, а как известно, частые регулировки происходят на электролизерах с нарушенным технологическим ходом, также на расчетную величину удельной электропроводимости влияет различное время перемещения анодного массива. При прогнозировании криолитового отношения учитывается, что содержание глинозема в электролите постоянное, но фактически на современных электролизерах постоянного содержания глинозема в электролите добиться не возможно, концентрация колеблется от 1,8 до 4%.The disadvantage of this method is that the more often the voltage adjustments take place on the electrolytic cell, the more often recounting takes place, and as you know, frequent adjustments occur on electrolyzers with a disturbed technological course, and the different value of the anode array’s travel time affects the calculated conductivity. When forecasting the cryolite ratio, it is taken into account that the alumina content in the electrolyte is constant, but in fact it is not possible to achieve a constant alumina content in the electrolyte in modern electrolyzers, the concentration varies from 1.8 to 4%.
Задачей заявляемого изобретения является повышение стабилизации химического состава электролита.The task of the invention is to increase the stabilization of the chemical composition of the electrolyte.
Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого технического решения, заключается в снижении отклонения фактического криолитового отношения от его целевого значения.The technical result obtained by the implementation of the proposed technical solution is to reduce the deviation of the actual cryolite ratio from its target value.
Технический результат достигается за счет того, что в способе автоматического контроля криолитового отношения электролита алюминиевого электролизера, включающем перемещение анодной рамы, измерение силы тока, напряжения на электролизере, расчет текущих значений удельного сопротивления электролита и определение криолитового отношения электролита, удельное сопротивление электролита определяют при перемещении анодной рамы с фиксированной длительностью через равные промежутки времени в направлении вверх-вниз, по зависимости:The technical result is achieved due to the fact that in the method for automatically controlling the cryolite ratio of the electrolyte of an aluminum electrolysis cell, including moving the anode frame, measuring the current strength, voltage on the cell, calculating the current values of the specific resistance of the electrolyte and determining the cryolite ratio of the electrolyte, the specific resistance of the electrolyte is determined by moving the anode frames with a fixed duration at regular intervals in the up and down direction, depending on:
Uуд=ТП×6/VмпА,U beats = TP × 6 / V MPa ,
где:Where:
Uуд - удельное сопротивление электролита [мВ/мм],U beats - specific resistance of the electrolyte [mV / mm],
Vмпа - скорость привода механизма перемещения анодной рамы [мм/мин],V MPa - the speed of the drive mechanism for moving the anode frame [mm / min],
ТП - тестовое перемещение [мВ/с], определяемое как:TP - test movement [mV / s], defined as:
ТП=(ΔUвверх+ΔUвниз)/2/τ,TP = (ΔU up + ΔU down ) / 2 / τ,
где:Where:
ΔUвверх - разница напряжения при перемещении анодной рамы вверх, мВ;ΔU up - voltage difference when moving the anode frame up, mV;
ΔUвниз - разница напряжения при перемещении анодной рамы вниз, мВ;ΔU down - voltage difference when moving the anode frame down, mV;
τ - время перемещения, с,τ is the travel time, s,
измеряют температуру ликвидуса и определяют криолитовое отношение электролита в зависимости от удельного сопротивления электролита и температуры ликвидуса по уравнению:measure the liquidus temperature and determine the cryolite ratio of the electrolyte depending on the specific resistance of the electrolyte and the liquidus temperature according to the equation:
КОпрогноз=-3.47145-0.0051×Uуд+0.0063×ТЛ,KO forecast = -3.47145-0.0051 × U beats + 0.0063 × TL,
где: КОпрогноз - прогнозируемое значение криолитового отношения,where: KO forecast - the predicted value of the cryolite ratio,
Uуд - удельное сопротивление электролита [мВ/мм],U beats - specific resistance of the electrolyte [mV / mm],
ТЛ - температура ликвидуса электролита [°С].TL - liquidus temperature of the electrolyte [° C].
Определяют удельное сопротивление электролита при перемещении анодной рамы через промежутки времени от 0, 08 ч до 24 ч, а перемещают анодную раму в течение от 0,5 с до 60 с. The electrolyte resistivity is determined when the anode frame is moved through time intervals from 0.08 h to 24 h, and the anode frame is moved for 0.5 s to 60 s.
Величина промежутка времени устанавливается в зависимости от цикла выполнения технологических операций на электролизере, частоты отбора проб электролита для выполнения анализа состава электролита и выполнения технологических замеров, а величина перемещения устанавливается в зависимости от номинальной скорости двигателя, люфта домкратов и крутящего момента редукторов, установленных на электролизере.The value of the time interval is set depending on the cycle of technological operations on the electrolyzer, the frequency of sampling the electrolyte to analyze the composition of the electrolyte and technological measurements, and the amount of displacement is set depending on the rated speed of the motor, the play of the jacks and the torque of the gearboxes installed on the electrolyzer.
Основное отличие предложенного способа заключается в проведении измерения удельного сопротивления электролита на электролизере путем выполнения «тестовых перемещений» анодной рамы, при которых определяется величина изменения напряжения за указанную длительность перемещения. Другими отличиями от предложенного способа по прототипу являются:The main difference of the proposed method is to measure the resistivity of the electrolyte on the cell by performing "test displacements" of the anode frame, in which the magnitude of the voltage change over the specified duration of movement is determined. Other differences from the proposed method according to the prototype are:
- измерение температуры ликвидуса;- measurement of liquidus temperature;
- фиксированная длительность перемещения анодной рамы;- fixed duration of movement of the anode frame;
- перемещение анодной рамы в обоих направлениях (вверх/вниз);- movement of the anode frame in both directions (up / down);
- измерение изменения напряжения через равные промежутки времени.- measuring voltage changes at regular intervals.
Полученный способ расчета криолитового отношения, помимо удельного сопротивления электролита, учитывает фактически замеренную температуру ликвидуса, которая характеризует текущий состав электролита (содержание глинозема, фторида кальция, фтористого алюминия и др. компонентов).The obtained method of calculating the cryolite ratio, in addition to the electrolyte resistivity, takes into account the actually measured liquidus temperature, which characterizes the current electrolyte composition (the content of alumina, calcium fluoride, aluminum fluoride, and other components).
Сущность предложенного изобретения заключается в следующем.The essence of the proposed invention is as follows.
На фигуре 1 показан пример регулирования напряжения в ПО «Elvis», где одним из основных алгоритмов управления современным электролизером является алгоритм регулирования напряжения, цель которого заключается в поддержании фактического напряжения на электролизере в соответствии с целевым значением напряжения.The figure 1 shows an example of voltage regulation in the Elvis software, where one of the main control algorithms of a modern electrolyzer is a voltage regulation algorithm, the purpose of which is to maintain the actual voltage on the cell in accordance with the target voltage value.
Для принятия решения о необходимости регулирования напряжения, если нет ограничений по регулированию (нахождение вне зоны нечувствительности), рассчитывается необходимое время для перемещения анодной рамы. Для расчета времени перемещения используется параметр «коэффициент регулирования» - количество милливольт за единицу времени.To decide on the need for voltage regulation, if there are no regulation restrictions (being outside the dead zone), the necessary time is calculated for moving the anode frame. To calculate the time of movement, the parameter "regulation coefficient" is used - the number of millivolts per unit time.
ТРЕГ=(UЦЕЛ_UПР)/К,T REG = (U GOAL _U PR ) / K,
где: ТРЕГ - время регулирования напряжения [сек];where: T REG - voltage regulation time [s];
UЦЕЛ - целевое напряжение [мВ];U GOAL - target voltage [mV];
UПР - фактическое напряжение [мВ];U PR - the actual voltage [mV];
К - коэффициент регулирования [мВ/сек].K is the regulation coefficient [mV / s].
Оценивая динамику основных технологических параметров, используя принцип: чем «кислей» электролит, тем его сопротивление выше, и наоборот, на основе многолетних наблюдений выявлена зависимость между коэффициентом регулирования и криолитовым отношением (фигуры 2, 3). Основной значимой причиной, не позволяющей выявить зависимость между коэффициентом регулирования и КО, является отсутствие корреляционной зависимости (фигура 2) или положительная корреляция (фигура 3).Assessing the dynamics of the main technological parameters, using the principle: the “acid” the electrolyte, the higher its resistance, and vice versa, based on long-term observations, the relationship between the regulation coefficient and the cryolite ratio has been revealed (figures 2, 3). The main significant reason that does not allow to reveal the relationship between the coefficient of regulation and KO, is the lack of correlation dependence (figure 2) or positive correlation (figure 3).
Отсутствие корреляции по отдельным электролизерам объясняется спецификой алгоритма пересчета коэффициента регулирования, где после регулирования, оценки разницы между рассчитанным и реальным изменением напряжения производится корректировка коэффициента регулирования. Таким образом, чем чаще на электролизере происходят регулировки напряжения, тем чаще происходит пересчет коэффициента регулирования, а как известно, частые регулировки происходят на электролизерах с нарушенным технологическим ходом. Также на величину коэффициента регулирования влияет различное время перемещения анодной рамы.The lack of correlation for individual electrolyzers is explained by the specifics of the algorithm for recalculating the regulation coefficient, where after regulation, assessing the difference between the calculated and the actual voltage change, the regulation coefficient is adjusted. Thus, the more often voltage adjustments take place on the electrolyzer, the more often the regulation coefficient is recalculated, and, as you know, frequent adjustments occur on electrolyzers with a disturbed technological process. Also, the magnitude of the regulation coefficient is affected by the different travel times of the anode frame.
Суммируя вышесказанное: различная периодичность регулирования (неравные промежутки времени) и различная длительность движения анодной рамы только вверх или только вниз не позволяет адекватно выявить зависимость криолитового отношения от коэффициента регулирования.Summarizing the above: the different frequency of regulation (unequal intervals of time) and the different duration of the movement of the anode frame only up or only down does not adequately reveal the dependence of the cryolite ratio on the regulation coefficient.
Для оценки удельного сопротивления электролита предложено выполнять на электролизере «тестовые перемещения» анодной рамы, при которых определяется величина изменения напряжения за указанную длительность перемещения. По сути «тестовые перемещения» определяют параметр, что и «коэффициент регулирования», однако основными отличиями являются:To assess the specific resistance of the electrolyte, it was proposed to perform “test displacements” of the anode frame on the electrolyzer, at which the magnitude of the voltage change over the specified duration of displacement is determined. In essence, “test displacements” determine the parameter as the “regulation coefficient”, however, the main differences are:
- фиксированная длительность перемещения анода;- fixed duration of movement of the anode;
- перемещение анодной рамы в обоих направлениях;- moving the anode frame in both directions;
- оценка через равные промежутки времени;- assessment at regular intervals;
- исключение влияния технологических операций.- elimination of the influence of technological operations.
На фигуре 4 представлена динамика изменения напряжения при выполнении «тестового перемещения», где 1, 2, 3 - интервал оценки напряжения; 4, 5 - перемещение анодной рамы.The figure 4 presents the dynamics of voltage changes when performing a "test move", where 1, 2, 3 is the interval of the voltage assessment; 4, 5 - the movement of the anode frame.
После успешного регулирования анодной рамы «вверх - пауза - вниз» «тестовое перемещение» пересчитывается в удельное сопротивление электролита, для простоты в общении названное «коэффициент перемещения» - количество милливольт на миллиметр движения привода механизма перемещения анодной рамы [мВ/мм].After successful adjustment of the anode frame “up - pause - down”, the “test movement” is converted into the specific resistance of the electrolyte, for ease of communication, the “displacement coefficient” is the number of millivolts per millimeter of movement of the drive mechanism for moving the anode frame [mV / mm].
Uуд=ТП×6/VМПА,U beats = TP × 6 / V MPA ,
где: Uуд - удельное сопротивление электролита, коэффициент перемещения [мВ/мм];where: U beats - specific resistance of the electrolyte, the displacement coefficient [mV / mm];
ТП - тестовое перемещение [мВ/сек];TP - test movement [mV / s];
VМПА - скорость привода механизма перемещения анодной рамы [мм/мин].V MPA is the speed of the drive mechanism for moving the anode frame [mm / min].
Если укрупненно рассматривать закон Ома, падение напряжения в 1 см электролита МПР приблизительно составляет:If we consider Ohm's law in a larger manner, the voltage drop of 1 cm of the MPR electrolyte is approximately
где: ΔV - напряжение (разность потенциалов), В;where: ΔV is the voltage (potential difference), V;
ρ - удельное сопротивление, Ом·м;ρ is the resistivity, Ohm · m;
i - плотность тока, А/м2.i is the current density, A / m 2 .
Таким образом, «тестовые перемещения» позволили точнее, чем коэффициент регулирования, оценивать падение напряжения в электролите, а при пересчете косвенно оценивать сопротивление электролита.Thus, the “test displacements” made it possible to more accurately than the regulation coefficient to evaluate the voltage drop in the electrolyte, and indirectly evaluate the resistance of the electrolyte during recalculation.
Дальнейшим шагом в разработке алгоритма являлось проведение регрессионного анализа по исследованию влияния основных технологических параметров (независимых переменных) на изменение «коэффициента перемещения» (зависимая переменная), предсказание значения зависимой переменной с помощью независимых, определение вклада отдельных независимых переменных в вариацию зависимой.A further step in the development of the algorithm was a regression analysis to study the influence of the main technological parameters (independent variables) on the change in the “displacement coefficient” (dependent variable), predict the value of the dependent variable using independent ones, and determine the contribution of individual independent variables to the variation of the dependent one.
Для этого в ПО «Elvis» был реализован расчет «коэффициента перемещения» относительно выполненных «тестовых перемещений» анодной рамы (фигура 5).For this, the Elvis software implemented the calculation of the “displacement coefficient” relative to the performed “test displacements” of the anode frame (figure 5).
На фигуре 6 показана корреляционная зависимость между «коэффициентом перемещения» и КО. Проведенный анализ показал, что отдельно по электролизерам три основных технологических параметра (криолитовое отношение, измеренная температура электролита и ликвидуса) значительно влияют на изменение «коэффициента перемещения» (фигура 6, таблица 1). Между анализируемыми параметрами наблюдается значимая отрицательная корреляционная зависимость со средним коэффициентом корреляции -0,71 до -0,85 (т.е. при повышении одного параметра другой снижается).The figure 6 shows the correlation between the "displacement coefficient" and KO. The analysis showed that separately for the electrolytic cells, three main technological parameters (cryolite ratio, measured temperature of the electrolyte and liquidus) significantly affect the change in the "displacement coefficient" (figure 6, table 1). Between the analyzed parameters, there is a significant negative correlation with an average correlation coefficient of -0.71 to -0.85 (i.e., with an increase in one parameter, the other decreases).
С целью анализа связи между несколькими независимыми переменными (какие из независимых переменных дают больший вклад в предсказание КО), а также построения уравнения, описывающего зависимость криолитового отношения от коэффициента перемещения, температуры электролита и ликвидуса выполнен множественный регрессионный анализ (таблица 2).In order to analyze the relationship between several independent variables (which of the independent variables contribute more to the prediction of CF), as well as construct an equation describing the dependence of the cryolite ratio on the displacement coefficient, electrolyte temperature, and liquidus, a multiple regression analysis was performed (Table 2).
Из представленной таблицы видно, что t - критерий по температуре электролита достаточно низок и уровень надежности составляет >0,05. Данный факт свидетельствует о низком влиянии температуры электролита на определение значения криолитового отношения.It can be seen from the table that the t - criterion for the temperature of the electrolyte is quite low and the reliability level is> 0.05. This fact indicates a low effect of the temperature of the electrolyte on determining the value of the cryolite ratio.
Коэффициент перемещения и температура ликвидуса оказывают значительное влияние на определение значения криолитового отношения (|t|>2, p<0,05)1 (1 Критерий Стьюдента - критерий применяется для проверки нулевой гипотезы о равенстве средних значений двух совокупностей, |t|>2 говорит о том, что уровень значимости высокий, р<0,05 уровень ошибки <5%.) и данная зависимость описывается следующим уравнением:The displacement coefficient and liquidus temperature have a significant impact on determining the value of the cryolite ratio (| t |> 2, p <0.05) 1 ( 1 Student criterion - the criterion is used to test the null hypothesis that the average values of the two sets are equal, | t |> 2 indicates that the significance level is high, p <0.05, error level <5%.) and this dependence is described by the following equation:
КОпрогноз=-3.47145-0.0051×Uуд+0.0063×ТЛ,KO forecast = -3.47145-0.0051 × U beats + 0.0063 × TL,
где: КОпрогноз - прогнозируемое значение криолитового отношения [д.ед.],where: KO forecast - the predicted value of the cryolite ratio [unit],
Uуд - удельное сопротивление электролита [мВ/мм],U beats - specific resistance of the electrolyte [mV / mm],
ТЛ - температура ликвидуса электролита измеренная прибором МИТЭЛИК [°С].TL is the electrolyte liquidus temperature measured by the MITELIK device [° С].
Управление технологическим процессом на электролизерах мощностью 400 кА по прогнозируемому криолитовому отношению, определенному по удельному сопротивлению электролита путем выполнения «тестовых перемещений» анодной рамы и определения коэффициента перемещения, позволяет снизить стандартное отклонение фактического криолитового отношения от целевого значения с 0,059 до 0,038.The process control on electrolyzers with a capacity of 400 kA by the predicted cryolite ratio, determined by the specific resistance of the electrolyte by performing "test displacements" of the anode frame and determining the displacement coefficient, reduces the standard deviation of the actual cryolite ratio from the target value from 0.059 to 0.038.
Для оценки адекватности полученной модели в 2010-2013 гг. проводились сравнительные анализы динамики фактического криолитового отношения и прогнозируемого криолитового отношения по коэффициенту перемещения.To assess the adequacy of the resulting model in 2010-2013. comparative analyzes of the dynamics of the actual cryolite ratio and the predicted cryolite ratio by the displacement coefficient were carried out.
Полученные результаты показали, что корреляция между прогнозируемым криолитовым отношением по коэффициенту перемещения и фактическим криолитовым отношением составляет 0,89.The results showed that the correlation between the predicted cryolite ratio in the displacement coefficient and the actual cryolite ratio is 0.89.
Применение разработанного алгоритма в системе управления технологией электролиза, прогнозирование с высокой достоверностью обеспечило повышение качества ведения технологического процесса путем оперативного контроля теплового режима, стабилизации состава электролита на заданном оптимальном уровне.The application of the developed algorithm in the electrolysis technology control system, forecasting with high reliability provided an increase in the quality of the process by monitoring the thermal regime, stabilizing the electrolyte composition at a given optimal level.
Claims (3)
Uуд=ТП×6/VМПА,
где:
Uуд - удельное сопротивление электролита [мВ/мм],
VМПА - скорость привода механизма перемещения анодной рамы [мм/мин],
ТП - тестовое перемещение [мВ/с], определяемое по уравнению:
ТП=(ΔUвверх+ΔUвниз)/2/τ,
где:
ΔUвверх - разница напряжения при перемещении анодной рамы вверх, мВ,
ΔUвниз - разница напряжения при перемещении анодной рамы вниз, мВ,
τ - время перемещения, с,
измеряют температуру ликвидуса и определяют криолитовое отношение электролита в зависимости от удельного сопротивления электролита и температуры ликвидуса по уравнению:
КО прогноз = - 3,47145 - 0,0051 × U уд + 0,0063 × ТЛ,
где:
КО прогноз - прогнозируемое значение криолитового отношения,
ТЛ - температура ликвидуса электролита, [˚C].1. The method of automatic control of the cryolite ratio of the electrolyte of an aluminum electrolyzer, including the movement of the anode frame, measuring the current strength, voltage on the cell, calculating the current values of the specific resistance of the electrolyte and determining the cryolite ratio of the electrolyte, characterized in that the specific resistance of the electrolyte is determined when moving the anode frame with a fixed duration at regular intervals in the up and down direction according to:
U beats = TP × 6 / V MPA ,
Where:
U beats - specific resistance of the electrolyte [mV / mm],
V MPA is the speed of the drive mechanism for moving the anode frame [mm / min],
TP - test displacement [mV / s], determined by the equation:
TP = (ΔU up + ΔU down ) / 2 / τ,
Where:
ΔU up - voltage difference when moving the anode frame up, mV,
ΔU down - voltage difference when moving the anode frame down, mV,
τ is the travel time, s,
measure the liquidus temperature and determine the cryolite ratio of the electrolyte depending on the specific resistance of the electrolyte and the liquidus temperature according to the equation:
KO forecast = - 3.47145 - 0.0051 × U beats + 0.0063 × TL,
Where:
KO forecast - the predicted value of the cryolite ratio,
TL - liquidus temperature of the electrolyte, [˚C].
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128057/02A RU2540248C2 (en) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | Method of automatic monitoring of bath ratio |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128057/02A RU2540248C2 (en) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | Method of automatic monitoring of bath ratio |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013128057A RU2013128057A (en) | 2014-12-27 |
RU2540248C2 true RU2540248C2 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53278450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013128057/02A RU2540248C2 (en) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | Method of automatic monitoring of bath ratio |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2540248C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110042431A (en) * | 2019-06-10 | 2019-07-23 | 内蒙古科技大学 | A kind of metallurgical electrolysis furnace on-Line Monitor Device and method |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2000110682A (en) * | 2000-04-25 | 2001-12-27 | Александр Иванович Березин | METHOD FOR AUTOMATIC CONTROL OF CRYOLITIC RELATIONSHIP OF ELECTROLYTE ELECTROLYTE ELECTROLYZER |
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 |
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 |
RU72328U1 (en) * | 2007-10-31 | 2008-04-10 | Закрытое акционерное общество "Научные приборы" | COMBINED DEVICE FOR X-RAY STRUCTURAL AND X-RAY SPECTRUM MEASUREMENTS (OPTIONS) |
RU2471019C1 (en) * | 2011-04-25 | 2012-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Monitoring method of process parameters of electrolyte of aluminium electrolysis unit |
-
2013
- 2013-06-18 RU RU2013128057/02A patent/RU2540248C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2000110682A (en) * | 2000-04-25 | 2001-12-27 | Александр Иванович Березин | METHOD FOR AUTOMATIC CONTROL OF CRYOLITIC RELATIONSHIP OF ELECTROLYTE ELECTROLYTE ELECTROLYZER |
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 |
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 |
RU72328U1 (en) * | 2007-10-31 | 2008-04-10 | Закрытое акционерное общество "Научные приборы" | COMBINED DEVICE FOR X-RAY STRUCTURAL AND X-RAY SPECTRUM MEASUREMENTS (OPTIONS) |
RU2471019C1 (en) * | 2011-04-25 | 2012-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Monitoring method of process parameters of electrolyte of aluminium electrolysis unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013128057A (en) | 2014-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2303658C1 (en) | Method for controlling technological process in aluminum cell with roasted anodes | |
CN105929334B (en) | A kind of positive electrolyte for all-vanadiumredox flow battery state-of-charge assay method | |
CN101109092A (en) | Energy equilibrium control method for aluminum cell | |
RU2347014C2 (en) | Method and control system of adding powder materials into electrolytic cell bath designed for aluminium production | |
CN104120456B (en) | Aluminium electroloysis fuzzy control method | |
RU2540248C2 (en) | Method of automatic monitoring of bath ratio | |
CN101275248A (en) | Method for controlling materials balance of electrolytic cell | |
CN104164682A (en) | Aluminum cell computer energy balance control method | |
CN102808199A (en) | Method for early warning and inhibiting on-line anode effect of aluminum electrolysis cell | |
CN103954522A (en) | Method for measuring electrolyte molecular ratio in aluminum electrolysis process | |
CN104831317B (en) | Method for judging abnormal anode current of aluminum electrolysis cell | |
US4045309A (en) | Method for measuring and control of the energy in aluminum reduction cells | |
US4153521A (en) | Method of automatic control and optimization of electrodeposition conditions | |
RU2296188C2 (en) | Aluminum cell controlling method | |
RU2694860C1 (en) | Method of controlling content of alumina during electrolysis of cryolite-alumina melt | |
JP3423823B2 (en) | Zinc electrolysis method for controlling Pb quality in electric zinc using Pb automatic analyzer | |
Peterson et al. | The influence of dissolved metals in cryolitic melts on Hall cell current inefficiency | |
CN108914162B (en) | Method and system for controlling feeding amount of aluminum oxide | |
RU2467095C1 (en) | Method of defining alumina concentration in cryolite-alumina melt | |
JP2002235194A (en) | Method for controlling treatment solution in anodic oxidation treatment for aluminum or aluminum alloy | |
Agnihotri et al. | Effect of metal pad instabilities on current efficiency in aluminium electrolysis | |
WO2020190271A1 (en) | System and method for controlling of smelting pot line | |
Cheung et al. | Impacts of anode set on the energy re-distribution of PB aluminum smelting cells | |
RU2471019C1 (en) | Monitoring method of process parameters of electrolyte of aluminium electrolysis unit | |
RU2220231C2 (en) | Process of control over feed of aluminum oxide into electrolytic cells to win aluminum |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180321 Effective date: 20180321 |