Способ контроля состояния подошвы анода электролизера для получения алюминия

 

ОПИСАНИЕ

ЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Сометскнк

Соцналнстнческнк

Республнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.08.75 (2l) 2161491/22-02 с присоединением заявки,% (23) Приоритет (43) Опубликовано0505.78. Бюллетень ¹ (45) Дата опубликования описания 18.0478 (5l) М. Кл.

С 25 C 3/20

Геврдарвтвеллыб ввмвтвт

6ввета Мевввтрав 666Р ее делам взвбрвтеллл л втлрытвл (53) УЛК

669. 713. 7 (088.8) (72) Авторы И.С. Качановская, Л.В. Лебедева, С.Э. Гефтер, В.Т. Беспалов, изобретения н.т. золотарева и A 8. гуревич

pl) ЗаяаитЕЛЬ Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ПОДОШВЫ АНОДА

ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

Изобретение относится к злектролитическому получению алюминия иэ расплавленных сред и направлено на совершенствование способов контроля эа процессом. 5

Известен способ контроля состояния подошвы анода электролизера для получения алюминия по амплитуде и частоте колебаний рабочего напряжения с получением данных для регулирования процес-и) са электролиза, сопровождающегося анодными эффектами. По этому способу возможен контроль теплового режима алюминиевого электролизера по температуре электролита в зависимости от частоты I5 колебаний рабочего напряжения в диапазоне 0,5-2,0 герц (11.

Однако полученная таким способом информация о состоянии подошвы анода недостаточно надежна. На неровности ано- ац да, не контактирующие с металлом, эта информация не распространяется.

Дефекты анода обнаруживаются на крайней стадии расстройства технологии, когда выступы анода имеют непосредст- 25 венный контакт с катодом. Отсутствие данных о наличии выступов подошвы анода на более ранней стадии их образования не позволяет, изменяя положение анода, предотвратить их развитие в конуса или шишки, замыкающие на металл. Кроме того, обнаружив замыкание, невозможно определить место его расположения в плане анода. С этой целью анод прощупывают по всей подошве, что требует дополнительных затрат тяжелого ручного труда.

11елью изобретения является расширение информации о состоянии подошвы анода, повышение точности и оперативности контроля.

Для этого предлагается способ, по которому дополнительно фиксируют напряжение анодных эффектов и температуру электролита и при напряжении анодных эффектов ниже оптимального для данного типа электролизеров определяют расположение и характер неровностей на подошве анода по соотношению между амплитудой колебаний рабочего напряжения 1-100 мв и частотой 0,5-4 Гц, приведенной к постоянной температуре электролита.

Напряжение анодных эффектов в зависимости от условий электролиза находится в пределах l0-80 В. Выбор оптимальных значений зависит от типа электролиэера и для электролизера <- верхним токоподводом на 160 нА последние co( тавляют 35-45 В.

605867

Колебаиия рабочего напряжения на злектролиэерах С-7 прн различном состоянии подошвы анода

4 1,85 7

1,41

1 68

2,2 9

1,9 9

2,5 10

1,83 11

1,65

6 1,75 6

1,46

1,68

1,51

5 1,73

4 1,70

6 1,65

7 1,6

1,43

1,56

1,42

l,44

1,5

1,49

1,46

1,5

1,57

1,4

1,56

1,55

7 1,69

1,5

1,67

1,44

1,3

8 1,55

6 1,6

5 1,8) 1,61

1, 55.

1,44

1,63

1,48

1,43

1 55

2,71 19

1,83 15

1,76 12

1,83 11

1,52

l,44

3 1,7

1,61

1,57

1,74

1,68

1,70

1,5

1,46

Предложение основано на реэульта tax исследований, выполненных на электролизере полупромышленного типа, о влиянии газовыделения из-под анода,. неровностей:его подошвы, плотности тока, температуры и состава электролита . на колебания рабочего напряжения.

Сущность явлений, протекающих гри наличии неровностей на подошве анода, состоит в том, что плотность тока на выступах больше, чем на впадинах.

Усиленное газообразование на выступах увеличивает колебания сопротивления междуполюсного зазора и рабочего напряжения электролизера. При напряжении анодных эффектов ниже оптимального для данной конструкции электролизера влияние неровностей подошвы на колебания рабочего напряжения становится определяющим. При этом локализация газовыделения в периферийных зонах подошвы анода создает более высокие колебания рабочего напряжения, чем в центральных.

Это подтверждается результатами регистрации колебаний рабочего напряжения на электролизерах промышленного типа.

Установлено, что в зависимости от конструкции электролизера и характера неровностей подошвы анода колебания рабочего напряжения, обусловленные колебаниями сопротивления междуполюсного зазора под влиянием потока газовых пузырьков, находятся в диапазоне

0,5-4 гц, 1-100 мВ.

Для электролизеров с верхним токрподводом на 160 кА в таблице показаны наиболее часто наблюдаемые значения частоты и амплитуды колебания рабочего напряжения при глубоких и мелких неровностях анода, не контактирующих с катодом.

605867

Продолжение таблицы

1(ц АмВ 4(ц 4мВ fГц 4мВ fÃì, АмВ ff u, Амв

1, 84. 15

1,73 9

1,71 17

1,75 13

1 6 9

1,63 10

1,62 9

1,84

1 3

1, 8 5 2 0

Из таблицы видно, что при напряжении анодных эффектов ниже 35 В (оптимальное напряжение анодных эффектов на электролизерах этого типа 35-45 В) мел-20 ким неровностям отвечают колебания рабочего напряжения (1 ) в .диапазоне

1,2-1,8 Гц, глубоким — 1,5-3,0 Гц.

Неровностям, Расположенным по периферии анода, отвечают .колебания (A) с 25 амплитудой 8-15 до 30 мВ, по центру

1-8 мв.

Таким образом, определенным значениям диапазона частоты и амплитуды 30 колебаний рабочего напряжения соответствуют определенные изменения характера подошвы анода:

1,2-1 5 гЦ; 1-7 м — мелкие неров- 35 ности в центральных зонах подошвы анода;

1,5-1,8 гц; 1,8 м †. глубокие неровности в центральных зонах подошвы анода; 40

1, 5-1, 8 гц; 8-30 м — мелкие неровности в периферийных зонах анода;

1,8-3 гц 8-30 мВ -глубокие неровности в периферийных зонах анода. Автоматизированный контроль состояния подошвы анода может быть реализован регистратором низкочастотных колебаний электрического напряжения, пригодного для регистрации колебаний частотой до нескольких герц и амплитудой до нескольких сотен милливольт, а автоматический контроль - например, с помощью электронной вычислительной машины, входящей в структуру автоматизированной системы управления процессом электролиза алюминия путем подключения их на определенное время к участку анод-катод каждого контролируемого электролизера.

Выделение диапазона колебаний.частот 0,5-4,0 Гц может быть осуществлено при использовании в качестве регистратора низкочастотных колебаний электрического напряжения, например .стандартного самопишущего милливольтметра типа Н-39 при скорости его лентопротяжного механизма 5400 мм в час. Для смещения зажима на диаграммной ленте используется компенсирующее напряжение от постороннего источника постоянного тока.

На чертеже изображена диаграммная лента прибора с регистрацией колебаний рабочего напряжения одного из конттролируемых электролизеров.

Ее обработка с целью контроля состояния подошвы анода может быть выполнена непосредственно оператором или с помощью вычислительного устройства.

Предложенный способ контроля состояния подошвы анода предусматривает следующий порядок действия.

1. Подключение регистратора низкочастотных колебаний электрического напряжения в диапазоне 0,5-4 Гц и

1-100 мВ к участку анод-катод работа" ющего электролизера.

Время Т регистрации колебаний рабочего напряжения выбирается предпочти" тельно в пределах от 10 до 20 сек, исходя из требований и оперативности кон» троля и точности определения средней частоты f и средней амплитуды A колебаний рабочего напряжения °

2. Вычисление средних значений частоты и амплитуды колебаний рабочего напряжения по формулам и KAi

f — и A- 1 и где И вЂ” количество периодов коле бани и рабочего напряжения электролизера за время регистрации Т, сек.

K A i — суммарное значение амплитуды A колебаний рабочего напряжения за время регистрации Т, сек.

3. Получение информации о напряжении анодного эффекта (lJ з ) предшествующего регистрации колебаний рабочего напряжения и сопоставление вычислительным

1 значений А и 1 при U, p, - 1) „„,„ с характерными для каждой разновидности неровностей подошвы анода.

605867

Пример. На электролизере 973 с верхним токоподводом на 160 кА за 20сек зарегистрировано 35 периодов колебаний рабочего напряжения с амплитудой от

1 до 20 мВ и интегральным значением ее 350 мВ.

Вычисленное значение

f - — - <,75 гЦ 1 A = - 10 МВ.

35 850

20 35

Оценка неровностей. подошвы анода: по периферии анода глубокие неровности, не контактирующие с катодов, Применение предложенного способа позволяет осуществлять оперативный контроль эа состоянием подошвы анода на электролиэерах корпуса, своевремен- 15 но принимать меры по ликвидации неровностей подошвы анода и тем самым предотвращать развитие горячего хода.

Формула изобретения

1. Заявка 9 1971194/22-1, С 25 С 3/20, 1973, по которой принято решение о вы25 даче авторского свидетельства.

Составитель Г. Титова

Техред A,Áîãäàí Корректор Б. Папп

Редактор Е. Братчикова

Заказ 2344/19 Тираж 738 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. 11роектная, 4

Способ контроля состояния подошвы анода электролиэера для получения алюминия по амплитуде и частсте колебаний рабочего напряжения с получением данных регулирования процесса электролиза, сопровождающегося анодными эффектами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения информации,повышения точности и оперативности контроля, дополнительно фиксируют напряжение анодных эффектов и температуру электролита и при напряжении анодных эффектов ниже оптимального для данного типа электролизеров определяют расположение и характер неровностей на подошве анода по соотношению между амплитудой колебаний рабочего напряжения 1-:100 мВ и частотой 0,5-4 Гц, приведенной к постоянной температуре элек-, тролита.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: