Claims (22)
1. Способ регулирования содержания оксида алюминия в ванне электролизера для получения алюминия путем электролиза оксида алюминия, растворенного в расплавленной соли на основе криолита, при котором осуществляют загрузку оксида алюминия со скоростью, изменяемой в зависимости от величины и эволюции сопротивления R электролизера, рассчитываемой из разности электрического потенциала, измеряемой на клеммах электролизера, и чередуют фазы недостаточной загрузки оксида алюминия при введении оксида алюминия с медленной скоростью CL (фаза 1) и фазы избыточной загрузки оксида алюминия при введении оксида алюминия с быстрой скоростью CR или ультра-быстрой скоростью CUR (фаза 2) по отношению к заданной (стандартной) скорости или теоретически рассчитанной скорости CT, соответствующей среднему теоретически рассчитанному расходу оксида алюминия в электролизере, отличающийся тем, что циклы регулирования продолжительностью T включают в каждый цикл последовательность следующих операций: А) в конце каждого цикла регулирования (i) рассчитывают среднее сопротивление R (i), скорость эволюции сопротивления или градиента сопротивления P (i), скорость эволюции градиента сопротивления или кривизну C (i) и прогнозирование величины градиента сопротивления в момент t(i+l) или экстраполированного градиента PX(i)=P(i)+C(i)•T, которая представляет собой оценку будущего градиента сопротивления P (i)+l) в конце цикла регулирования (i+l); Б) величину R (i) сравнивают с заданной (пороговой) величиной Ro и соответственно проводят операции сдвига анодной рамки, а именно: уменьшение расстояния анод-металл или сужение, увеличение расстояния анод-металл или разжатие; В) загрузку оксида алюминия регулируют в зависимости от величин градиента P (i), кривизны C (i) и экстраполированного градиента PX(i), чтобы компенсировать заранее эволюции содержания оксида алюминия.1. The method of controlling the content of aluminum oxide in the bath of the electrolyzer to produce aluminum by electrolysis of aluminum oxide dissolved in molten salt based on cryolite, in which aluminum oxide is loaded at a rate varying depending on the size and evolution of the resistance R of the electrolyzer, calculated from the electric difference potential measured at the terminals of the electrolyzer, and alternate phases of insufficient loading of aluminum oxide with the introduction of aluminum oxide with a slow speed CL (phase 1) and f the basics of overloading aluminum oxide when aluminum oxide is introduced at a fast speed of CR or ultra-fast speed of CUR (phase 2) with respect to a given (standard) speed or theoretically calculated speed CT, corresponding to the average theoretically calculated consumption of aluminum oxide in the electrolyzer, characterized in that the control cycles with duration T include in each cycle a sequence of the following operations: A) at the end of each control cycle (i) the average resistance R (i) is calculated; resistance or resistance gradient P (i), the evolution rate of the resistance gradient or curvature of C (i) and prediction of the magnitude of the resistance gradient at time t (i + l) or the extrapolated gradient PX (i) = P (i) + C (i) • T, which is an estimate of the future resistance gradient P (i) + l) at the end of the control cycle (i + l); B) the R (i) value is compared with a predetermined (threshold) R o value and, accordingly, anode frame shift operations are performed, namely: reducing the anode-metal distance or narrowing, increasing the anode-metal distance or expanding; B) the alumina loading is adjusted depending on the magnitudes of the gradient P (i), the curvature C (i) and the extrapolated gradient PX (i) in order to compensate in advance the evolution of the alumina content.
2. Способ регулирования по п. 1, отличающийся тем, что загрузку оксида алюминия в стадии B регулируют в зависимости от величин градиента P (i), кривизны C (i) и экстраполированного градиента PX(i) по отношению к стандартным пороговым значениям Po, Co, PXo.2. The control method according to claim 1, characterized in that the loading of aluminum oxide in stage B is controlled depending on the magnitudes of the gradient P (i), the curvature C (i) and the extrapolated gradient PX (i) with respect to the standard threshold values P o , C o , PX o .
3. Способ регулирования по п. 1, отличающийся тем, что загрузку оксида алюминия в стадии В) регулируют в следующих условиях: если загрузка оксида алюминия происходит в фазе 1, величины P (i), C (i) и PX (i) сравнивают соответственно с пороговыми стандартными значениями Po, Co и PXo; если P(i)<Po и PX(i)<PXo, то фаза 1 продолжается; если P(i)≥Po или PX(i)≥PXo, то переходят в фазу 2 загрузки оксида алюминия; если C(i)≥Co, то фазу 2 начинают с загрузки с ультрабыстрой скоростью в течение предварительно определенной или рассчитанной продолжительности, с последующей загрузкой с быстрой скоростью в течение предварительно определенной или рассчитанной продолжительности, причем расчет продолжительностей осуществляют в зависимости от величин, рассчитанных в конце ранее определенного цикла регулирования; если C(i) < Co, то загрузку оксида алюминия прямо переводят на быструю скорость в течение предварительно определенной или рассчитанной продолжительности в зависимости от величин, рассчитанных в конце ранее определенного цикла регулирования; если загрузка оксида алюминия происходит в фазе 2, то фаза 2 обычно продолжается в течение предварительно определенной или рассчитанной продолжительности по окончании предыдущей фазы 1.3. The control method according to claim 1, characterized in that the loading of alumina in stage B) is regulated under the following conditions: if the loading of aluminum oxide occurs in phase 1, the values of P (i), C (i) and PX (i) are compared respectively with threshold standard values of P o , C o and PX o ; if P (i) <P o and PX (i) <PX o , then phase 1 continues; if P (i) ≥P o or PX (i) ≥PX o , then go to phase 2 of the alumina loading; if C (i) ≥C o , then phase 2 begins with loading at an ultra-fast speed for a predetermined or calculated duration, followed by loading at a fast speed for a predetermined or calculated duration, and the duration is calculated depending on the values calculated at the end of a previously defined control cycle; if C (i) <C o , then the load of alumina is directly transferred to a fast speed for a predetermined or calculated duration depending on the values calculated at the end of the previously defined control cycle; if the alumina is charged in phase 2, then phase 2 usually continues for a predetermined or calculated duration at the end of the previous phase 1.
4. Способ регулирования по п. 1, отличающийся тем, что процедуру регулирования осуществляют только тогда, когда электролизер находится в нормальных условиях функционирования, т.е. корректно регулируемого, стабильного функционирования и без операций, нарушающих эксплуатацию или регулирование, таких, как изменение (положения) анода, выливание металла, или специфические процедуры регулировки, и процедуру регулирования начинают с фазы 1 недостаточной загрузки оксида алюминия. 4. The method of regulation according to claim 1, characterized in that the regulation procedure is carried out only when the electrolyzer is under normal operating conditions, i.e. correctly regulated, stable operation and without operations that disrupt operation or regulation, such as changing (positioning) the anode, pouring out metal, or specific adjustment procedures, and the regulation procedure begins with phase 1 of an insufficient load of alumina.
5. Способ регулирования по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что в конце фазы 2 загрузки оксида алюминия электролизер снова переводят в фазу 1, если электролизер функционирует в нормальных условиях. 5. The method of regulation according to any one of paragraphs. 1 to 4, characterized in that at the end of phase 2 of the loading of alumina, the electrolyzer is again transferred to phase 1, if the electrolyzer is operating under normal conditions.
6. Способ регулирования по любому из пп. 1 - 5, отличающийся тем, что в конце фазы 2 загрузку оксида алюминия проводят с теоретически рассчитанной скоростью или в фазе ожидания, если электролизер не находится в нормальных условиях функционирования, затем снова переходят в фазу 1, как только электролизер снова функционирует в нормальных условиях. 6. The method of regulation according to any one of paragraphs. 1 to 5, characterized in that at the end of phase 2, the alumina loading is carried out with a theoretically calculated speed or in the waiting phase, if the electrolyzer is not in normal operating conditions, then go back to phase 1, as soon as the electrolyzer is operating again under normal conditions.
7. Способ регулирования по пп. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что если продолжительность фазы 1 превышает предварительно определенную продолжительность и если число операций разжатия в течение этой фазы 1 превышает заданный порог безопасности, обнаруживают, что ванна слишком обогащена оксидом алюминия, и тогда очень сильно уменьшают или полностью прекращают загрузку оксида алюминия для освобождения ванны от избытка в ней оксида алюминия. 7. The method of regulation on PP. 1, 2 or 3, characterized in that if the duration of phase 1 exceeds a predetermined duration and if the number of expansion operations during this phase 1 exceeds a predetermined safety threshold, it is found that the bath is too enriched with aluminum oxide, and then it is greatly reduced or completely stopped loading alumina to release the bath from excess alumina in it.
8. Способ регулирования по пп. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что если число операций сужения в течение той же самой фазы 1 превышает заданный порог безопасности, то начинают фазу 2 загрузки оксида алюминия, каковы бы ни были величины градиента сопротивления и экстраполированного градиента. 8. The method of regulation on PP. 1, 2 or 3, characterized in that if the number of operations of contraction during the same phase 1 exceeds a predetermined safety threshold, then start phase 2 of the alumina loading, whatever the values of the resistance gradient and the extrapolated gradient.
9. Способ регулирования по пп. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что, если кривизна превышает заданный порог безопасности, то начинают фазу 2 загрузки оксида алюминия, каковы бы ни были величины градиента сопротивления и экстраполированного градиента. 9. The method of regulation on PP. 1, 2 or 3, characterized in that, if the curvature exceeds a predetermined safety threshold, then phase 2 of the alumina loading starts, whatever the values of the resistance gradient and the extrapolated gradient.
10. Способ регулирования по п. 1, отличающийся тем, что каждый цикл (i) регулирования продолжительностью T, составляющей 10 с - 15 мин, разделяют на n элементарных циклов k продолжительностью t, составляющей 1 с - 15 мин. 10. The method of regulation according to claim 1, characterized in that each cycle (i) of regulation with a duration T of 10 s - 15 min is divided into n elementary cycles k with a duration t of 1 s - 15 min.
11. Способ регулирования по п. 1 или 10, отличающийся тем, что сопротивление R (i), рассчитываемое в конце каждого цикла регулирования продолжительностью T, представляет собой среднюю величину сопротивления (n-a) последних элементарных циклов всего цикла регулирования, т.е. исключают a первых элементарных циклов из всего цикла регулирования, в течение которых регулирование можно осуществлять путем операций регулирования (положения) анодной рамки, которые изменяют уровень сопротивления. 11. The control method according to claim 1 or 10, characterized in that the resistance R (i), calculated at the end of each control cycle of duration T, is the average resistance value (n-a) of the last elementary cycles of the entire control cycle, i.e. exclude a first elementary cycles from the whole regulation cycle, during which regulation can be carried out by means of regulation operations (position) of the anode frame, which change the resistance level.
12. Способ регулирования по п. 10 или 11, отличающийся тем, что в конце каждого элементарного цикла k продолжительностью t рассчитывают среднее сопротивление r(k) элементарного цикла и последовательные величины r(k) вводят в запоминающее устройство. 12. The control method according to claim 10 or 11, characterized in that at the end of each elementary cycle k of duration t the average resistance r (k) of the elementary cycle is calculated and successive values of r (k) are entered into the memory.
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что величины r(k) вводят в запоминающее устройство в течение фазы 1, ограничиваясь числом N последних значений. 13. The method according to p. 12, characterized in that the values of r (k) are introduced into the storage device during phase 1, limited to the number N of the last values.
14. Способ регулирования по п. 12 или 13, отличающийся тем, что градиент сопротивления P (i), экстраполированный градиент PX(i) и кривизну C(i), определяемые в конце каждого цикла регулирования (i) продолжительностью T, рассчитывают из банка данных средних величин сопротивлений r(k) элементарных циклов любым методом, при котором осуществляют нивелирование необработанных данных r(k) при исключении изменений сопротивления, связанных с операциями регулирования анодной рамки. 14. The control method according to claim 12 or 13, characterized in that the resistance gradient P (i), the extrapolated gradient PX (i) and the curvature C (i) determined at the end of each control cycle (i) with a duration T are calculated from the bank data of the average resistance values r (k) of elementary cycles by any method, in which the leveling of the raw data r (k) is performed, with the exception of the resistance changes associated with the operations of regulating the anode frame.
15. Способ регулирования по п. 1 или 14, отличающийся тем, что расчет градиента сопротивления P (i) и вспомогательных параметров PX(i) и C (i) осуществляют путем параболической регрессии в отношении сопротивлений или путем линейной регрессии в отношении изменений сопротивления или любым другим эквивалентным методом с нелинейной регрессией в отношении сопротивлений. 15. The method of regulation according to claim 1 or 14, characterized in that the calculation of the resistance gradient P (i) and the auxiliary parameters PX (i) and C (i) is carried out by parabolic regression with respect to resistances or by linear regression with respect to changes in resistance or any other equivalent method with non-linear regression for resistance.
16. Способ регулирования по пп. 1, 14 или 15, отличающийся тем, что метод расчета градиента сопротивления P(i) и вспомогательных параметров состоит в линейной регрессии в отношении мгновенных градиентов dr(k)=r(k)-r(k-l), после исключения циклов, в течение которых проводят операции по регулированию анодной рамки. 16. The method of regulation on PP. 1, 14 or 15, characterized in that the method of calculating the resistance gradient P (i) and auxiliary parameters consists in linear regression with respect to the instantaneous gradients dr (k) = r (k) -r (kl), after eliminating the cycles, during which conduct operations to regulate the anode frame.
17. Способ регулирования по п. 1 или 16, отличающийся тем, что величину градиента сопротивления P (i) определяют по ординате в момент t (i) прямой линейной регрессии в отношении мгновенных градиентов. 17. The control method according to claim 1 or 16, characterized in that the magnitude of the resistance gradient P (i) is determined by the ordinate at time t (i) of a direct linear regression with respect to the instantaneous gradients.
18. Способ регулирования по п. 1 или 16, отличающийся тем, что прогнозирование величины градиента сопротивления для цикла (i+l) или экстраполированного градиента PX(i) получают по ординате прямой регрессии, экстраполированной в момент t(i+l)=t(i)+T. 18. The control method according to claim 1 or 16, characterized in that the prediction of the magnitude of the resistance gradient for the cycle (i + l) or the extrapolated gradient PX (i) is obtained by the ordinate of the direct regression extrapolated at time t (i + l) = t (i) + T.
19. Способ регулирования по п. 1 или 16, отличающийся тем, что величину кривизны C (i) определяют по наклону прямой линейной регрессии в отношении мгновенных градиентов. 19. The method of regulation according to claim 1 or 16, characterized in that the value of the curvature C (i) is determined by the slope of the direct linear regression with respect to the instantaneous gradients.
20. Способ регулирования по п. 2 или 3, отличающийся тем, что пороговые стандартные величины Po, PXo и Co могут принимать различные предварительно определенные или рассчитанные значения в зависимости от условий функционирования электролизера.20. The control method according to claim 2 or 3, characterized in that the threshold standard values of P o , PX o and C o can take various predefined or calculated values depending on the operating conditions of the electrolyzer.
21. Способ регулирования по п. 2 или 3, отличающийся тем, что для электролизера на 400 кА стандартный градиент Po устанавливают между 10 и 150 пОм/с, экстраполированный стандартный градиент PXo устанавливают между 10 и 200 пОм/с и стандартную кривизну Co устанавливают при значении 0,010 - 0,200 пОм/с.21. The control method according to claim 2 or 3, characterized in that for a 400 kA electrolyzer, the standard P o gradient is set between 10 and 150 pOM / s, the extrapolated standard PX o gradient is set between 10 and 200 pOM / s, and the standard curvature C o set at a value of 0.010 - 0.200 pom / s.
22. Способ регулирования по пп. 1, 2, 3 или 21, отличающийся тем, что характеристики функционирования: сопротивление R, градиент сопротивления P, экстраполированный градиент PX и кривизна C, пригодные для электролизера с интенсивностью (силой тока) I=400 кА, могут быть применимы к электролизерам более слабой или более сильной интенсивности I', таким образом, что
R'=P•400/1';
P'=P•400/1';
PX'=PX•400/1';
C'=C•400/1'.22. The method of regulation on PP. 1, 2, 3 or 21, characterized in that the performance characteristics: resistance R, resistance gradient P, extrapolated gradient PX and curvature C, suitable for a cell with intensity (current) I = 400 kA, can be applied to weaker electrolyzers or stronger intensity I ', so that
R '= P • 400/1';
P '= P • 400/1';
PX '= PX • 400/1';
C '= C • 400/1'.