SU947228A1 - Способ определени потерь фтора при электролизе алюмини - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электро литическому получению металлов элект ролизс 1 расплавов, в частности к производству алюмини  и может найти применение дл  контрол  технологических параметров процесса электролиза алюмини .

Известен расчетный метод оценки величины удельных.потерь фтора, согласно которому одним из источников фтористого водорода  вл етс  гидролиз фтористых солей. .2/3(nNaF -ACFa ) -HL O l/3Ae2.O..+2HF .-b2/3.nNaF.

Если глинозем , вводикый в электролит , содержит 0,1 % влаги, то согласно составу равновесной газовой смеси дл  криолита - 10,2% (объемн.) HF, 89,2% (объемн.) Н2Р - потери : фтористого алюмини  (на тонну металла ) составл ют 0,34 кг, что в пересчете на фтор ( в виде HF) составл ет 0,23 кг/т.

Кроме глинозема, источником поступлени  влаги в электролит служит водород и метан, образующиес  при коксовании анодной массы. В частности, пары воды, полученные по реакции Н.+ со + СО, разлагают фтористый алюминий и привод т к потер м фтора (в виде HF) равнЕлм 13 кг на тонну металла. В эту величину потерь фтора вход т и лотери, обусловленные реакцией влаги, поступивше  в ванны вследствие под- coca воздуха под электролита с фторсол ми V Суьмиру  эти данные, полученные расчетным путем, определ ют величину удельных потерь фтора (Р).

,23 кг+13 ,23 кг/т Ав flJ.

Такой способ оценки удельных потерь фтора в виде HF не дает возможности раздельно определить потери , вызванные реакцией пирогенической влаги и влаги псщсасываемого воздуха с фторсол ми.

Наиболее близким по технической сутности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  способ определени  удельных потерь фтора, согласно которому величина удельных потерь фтора слагаетс  из потерь фтора (в виде HP) в газах организованного отсоса - 15,7 кг/т Af и из потерь фтора в газах, удал емых через фонарь - 1,44 кг/т AR. В среднем на тойну алюмини  расходуетс  17,14 кг фтора (в виде HF). Эту величину рассчитывают на основании концентрации фтористого водорода в газах, отсас.ываемых из электролизного цеха. При этом учитываетс  также концентраци  фтористого водорода в газах/ удал емых через фонарь электролизного , а также количество отсасываемых газов f2j. Недостатком известного технического решени   вл етс  то, что,опреде л   общие потери, невозможно определить величины отдельных составл ющих , вызванных реакцией влаги исходного сырь , пирогенической влаги и влаги воздухау подсасываемого под корку электролита с фторсол ми. Кроме того, определенные указанньюл спо собом общие потери фтора не соответ ствуют реальным потер м. Сказанное объ сн етс  тем, что часть потерь фтора не поддаетс  учету ввиду того что отсос электролизных газов осу ществл етс  не в герметичнь-х услови  х. Примерный расчет показывает, что объемна  скорость выделени  ано ных газов дл  ванн средней мощности равна л16,74 м/ч. При существующей .вентил ционной системе на том же ал миниевом заводе из-под перекрыти  одной ванны отсасываетс  7000 м /ч, газопылевоздушной смеси, что в 418 раз (7000:16,74) превышает , общее количество анодных газов. Таким образом, при определении концентрации фтористого водорода по из , вестному способу в таком разбавленHOMnfE 418 раз газе неизбежны ошибки , а это приводит к совершенно искаженным и к тому же усредненным значени м удельных потерь фтора. Определение таких ориентировочных , усредненных значений удельных потерь фтор не позвол ет установить его св зь с другими технологическими параметрами алюминиевого электролизера, не позвол ет судить о работе каждого отдельного электро лизера в электролизном цехе. Цель изобретени  - повыщение точ ности контрол  предыдущего передела Поставленна  цель достигаетс  те что Способ определени  потерь фтора при электролизе алюмини , включающем отбор пробы газа и определен в ней концентрации фтора, пробу.газ отвиралот в герметичньсх услови х, дополнительно определ ют в ней концентрацию COj, а расчет удельных по терь фтора производ т по уравнению Р - К .. 1+а где Р - удельные потери фтора в виде HF, кг/т Аб; С - концентраци  фтора в виде HF в пробе анодного газа, кг/нм ; а - концентраци  СО в анодном газе в дол х единиц; К - посто нна  величина, равна  1,235--10. Предлагаекый способ определени  потерь фтора в.виде HF позвол ет определить потери фтора вызванных реакцией пирогенической влаги (т.е. влаги, образованной вследствие реакции водорода с анодными газами) с фторсол ми Н 4+С02.+ 2 / 3 (nNaF Аб F,,) 1 / ЗА f.,0 + +2/3nNaF+CO. Как показали исследовани , источником доступа водорода в зону электролиза  вл етс  крекинг углеводородов , образованных при коксовании анодной массы. Кроме указанных потерь, в общие потери фтора вход т также потери вызванные реакцией влаги исходного сырь  и влаги воздуха подсасываемого под корку электролита с фторсол ми. Допустим, что концентраци  фтора в виде HF (в кг/им) в Q количестве отобранного в герметичных услови х. анодного газа равн етс  С, тогда, зна  объемную скорость (нм /ч) выделени  анодных газов (Q), получим часовое количество потерь фтора ДР CQ. Согласно закону Фараде , при выходе по току, равнс 1 , часова  производительность алюминиевого электролизера (в тоннах) будет равн тьс  . При часовой производительности алюминиевого электролизера, равной т, тер етс  ЛР количество фтора, при получении же одной тонны металла , будет тер тьс  Р количество фтора: ,. Р - 10 C.Q m 0,336 1-1 Согласно этой формуле дл  определени  величины Р необходимо определить также значение Q. При силе тока I, концентрации СОл и СО (в дол х единицы) а и в соот- . ветственно и выходе по току | опре- . делим часовое количество анодных газов. С этой целью сначала определим теоретическое часовое количество кислорода по формуле, вытекающей из закона Фараде : 01 26,8-1000 Вследствие обратной реакции электродных продуктов 2RK+ ЗСО Ае,0,,+ ЗСО. За один час тер етс  металла, ,кг Дт 0,33610 1() . Согласно этой реакции потери кисло рода, св занного в СО2, составл ют лС Н 0ЗЗб.10-(1.,). Практическое же количество кислоро да Vp ,вход щего в состав конечно анодного газа, будет равн тьс  v у - Ot Уог Подставл   соответствующие значени получим у 5,6 ..-3 1.5-22,4 0,33 г-26,8 2-27 740 (1 -К) . После соответствующих преобразован получим Vo 0,2074-1СГ. Г) I. Одному кубическому метру анодного , Ь. газа соответствует (а + 5 кисл и рода, а Vo количеству кислорода бу соответствовс ть Q количество анодного газа п- 1:1 . Q 0,415-10 Подставл   полученное значение в формулу дл  удельного расхода фтора, получим Р 1,235 принима  1,235-10 К, получим Т Р - удельные потери фтора в в HF, кг/т а - концентраци  СО. в анодном газе в дол х единицы; концентраци  фтора в виде HF, в пробе анодного газа кг/нм; посто нна  величина, равн 1,235 Ю . Таким образом, дл  расчета удел ных потерь фтора необходимо определить концентрацию фтора (С) в виде HF и концентрацию COj (а) в пробах- анодного газа, отобранных непосредственно на промышленном злектролизере при работе его с одним огоньком, т.е. в герметичных услови х при отсутствии доступа воздуха в электролизер. При этом а + Ь 1. П р.и м е Р . Пробы газов отбирают из одного и того же электролизера в течение 30 мин. Отбирают 3 пробы анодных газов при работе электролизера в герметичных услови х , т.е. при работе его одним огоньком . Пробы газа отбирают аспирациомным методом. С целью исключени  возможных искажений напорную жидкость аспиратора и его стекл нные стенки заранее насыщают фтористые водородом. В каждой отобранной пробе определ ют концентрации СО(а) |и фтора в виде НЕ (с). Полученные данные сведены в таблицу. Представл   соответствующие зна чени  в, указанную формулу дл  удельных потерь фтора в виде HF получаем p35. 5,932 кг/т де. Такое количество фтора тер етс  вследствие реакции H4+COi+2/3 (nNaF A€F, ) 1/3A«40,+ .+2/3nNaF+CO. , Использование изобретени  позвол ет точно определить величину удельных потерь фтора в виде фтористого водорода, вызванного реакцией пирогенической влаги с фторсол ми. Это дает возможность св зать определ емый параметр с другими технологическими параметрами проце :са электролиза и вести процесс при наиболее оптимальном технологическом режиме с высоким выходом по току металла. Таким образом, предлагаемый способ позвол ет сэкономить значительные средства, св занные с уменьшением потерь фтористых олей (годова  экономи  фтора в виде составл е 435 т на 100000 т АЕ).

Claims (2)

1.Баймаков Ю.В. и др. Электролиз расплавленных солей. М., Металлурги , 1966, с. 411.

2.Баймаков Ю.В. и др. Электролиз расплавленных солей. М., Металлурги , 1966, с.481.