Способ определения выхода по току при получении алюминия в электролизере
(»)933807
Союз Советскин
Социалистических
Республик (6! ) Дополнительное к авт. свил-ву(22)Заявлено 24.09.79 (2!) 2820923/22-02 (51}М. Кл. с присоединением заявки №
С 25 С 3/O6
Юкуааротокнный комитет (23) Приоритет но аши изобретений и открытий
Опубликовано 07. 06 . 82. Бюллетень № 21 (53) УДК 669.713 °.7(088.8) Дата опубликования описания 07.06.82 (72) Авторы изобретения
А.А.Ревазян, P.Ì.Êàçàðÿí и А.О.Гарибян
Армянский научно-исследовательский и прое тныйцуд>у т,, цветной металлургии (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫХОДА ПО ТОКУ
ПРИ ПОЛУЧЕНИИ АЛЗОМИНИЯ
В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ
Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано для контроля технологических параметров процесса электролиза алюминия.
Известно, что итоговым результатом обратного взаимодействия электродных продуктов (который и служит причиной отклонения выхода по току от теоретического значения) алюминиевого электролизера является реакция:
2A1 + ЗСО = А12ОЗ+ЗСО
Согласно этой реакции потери кислорода, входящего в состав СО, составляют 1,5 r-моль и пропорциональны потере металла. Поэтому по соотношет5 нию практических количеств кислорода (входящего в состав СО и СО) к теоретическому, рассчитанному по закону
Фарадея, можно определить выход по. току. В идеальных случаях, когда нет других источников образования окиси углерода, определение потерь кислорода, а следовательно, и выхода по току, сводится к определению состава анодных газов. Ho T K Kc}K в реальных условиях электролиза окись углерода одновременно образуется и за счет вторичной реакции СО +С=2СО, то для определения выхода по току необходимо знать и состав, и количество анодных газов.
Известно устройство для контроля выхода по току по концентрации
СО. (1 j.
Однако определение выхода по току только по составу газа не может дать точных результатов из-эа невозмож" ности определения потерь кислорода, вызванных обратным взаимодействием электродных продуктов.
-Известен способ определения выхода по току по составу и количеству анодных газов (2).
Этот способ не находит применения в промышленных условиях электролиза из-эа практически непреодолимых трудностей определения acего количества анодных газов без потери и
3807 4 ную корку, отбирают пробу смеси газов с противоположной стороны, а расчет выхода по току производят по форЧн Ь
5 »1= К ---(а+-), 1 ° с 2 где К - постоянная величина, равная 4780;
V — скорость подачи азота нм /ч;
1О сила тока, А; — долевое содержание СО, СО и N< в смеси газов.
Способ осуществляют следующим образом.
Анодный газ, выход которого в течение опыта осуществляется с одной точки - в герметичных условиях, когда процентное содержание остаточного газа не превышает 0,53, разбавляют небольшим количеством азота (для алюми" ниевых электролизеров средней мощности порядка 2 нм /ч, что примерно сосЪ тавляет 10 общего количества смеси газов) путем непрерывной (порядка 5-10 мин) подачи его под корку электролита с противоположной стороны и определения состава смеси газов (C0 СО и N ) . !
30 Пусть состав смеси газов в долях единицы для СО,, СО и N< соответственно 0I, Ь, . Скорость подвода азота (в нм /ч и нл/ч) под корку электролита Ч,». Суммарное количество углекисi лого газа и окиси углерода, полученного за единицу времени, Ч о с .Сле2 довательно, если доле азота, равнои с, соответствует Vg количество газа, то сумме (а+Ь) будет соответствовать
ao + +Соколичество анодного газа. Из Ф этого соотношения получаем формулу для определения суммарного количества анодных газов! а» Ь, с а+Ь
СО+CC» Йа с
45 без подсоса воздуха. Примерный расчет показывает, что в алюминиевых электролизерах средней мощности за час выделяется примерно 20-25 нм
3 анодных газов, что при температурных условиях электролиза. займет объем порядка до 125. м . Для отбора тако3 го количества газа нужно иметь целый комплекс газосборных емкостей, что практически невозможно.
Наиболее близ ким к предла гаемому является способ контроля процесса электролитического получения алюминия, включающий измерение концентрации СО и CO в анодном газе под газосборным колоколом, дополнительное измерение концентрации азота и водо-, рода и подачу 0,5-151 азота от общего расхода анодного газа под газосборный колокол, по степени разбавления азотом определяют производительность электролизера и выхода по току (3) °
Недостатком известного способа является то, что он приемлем только в условиях наличия пиролитического водорода, т.е. водорода, выделяемого при термическом разложении углеводородов, возникших при коксовании анод" ной массы. Как известно, в анодных газах электоолизеров, оборудованных обожженными анодами, а также электролизерах средней мощности с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом отсутствует пиролитический водород. установлено, что при проведении замеров в строгих герметических условиях количество остаточного газа (азота в анодных газах) можно довести до 0-0,5% при отсутствии же герме-» тичных условий количество остаточного газа (азота) доходит до 5-Si вследствие подсоса воздуха. Таким образом, кислород, входящий в состав воздуха, реагируя с анодными газами, изменяет их состав и вносит искажение величины выхода по току, определенной по известной формуле расчета.
Цель изобретения - повышение точности определения выхода по току при отсутствии пиролитического водорода в анодных газах.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему подачу азота в электролизер, определение состава и количества компонентов в смеси анодного газа и азота, подачу азота производят в подэлектролит
Если в смеси анодных газов и азота количества СО и СО соответственно равняются а и Ь, то в чистом анодном газе количество углекислого газа и окиси углерода в долях единицы составит Ь (CO ) и ц, (СО). Зная суммарное количество анодных газов (Ч(() gp) и зная его состав, можно
55 определить количество углекислого газа (Чо ) и окиси углерода (V<<)
СО»
Формула изобретения
VOa. или
ЧО
Составитель Н.Коробова
Редактор В.Бобков Техред 3. фанта Корректор И.Иуска
Заказ 3872/11 Тираж 686 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035., москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4
5 9 .Практическое количество кислорода (Ч ), входящего в состав СО и СО
2 окажется равным
Vco
V = Ч + --- или
О СО 2
V = --- (а + -).
Чй Ь
Ot c 2
Теоретическое количество кислорода, выделившегося за единицу времени, согласно закону фарадея определяется по формуле т . 5 6
Ч
pg 26, 8 1000
Выход по току в долях единицы определяется из соотношения
26 8 1000 Vg Ь
----+ (а+-)
5,6 I ° с 2
26 8 1000
Принимая --"------ = К, получим
5,6
1 = К ---(а+-)
Vga. Ь
I с 2
Таким образом, расчет выхода по току по полученной формуле сводится к определению состава смеси. газов (выходящих иэ под корки электролита) к подаче азота с небольшой, определенной и постоянной скоростью и к фиксации силы электролиэующего тока.
П р. и м е р . Газообразный азот подают в течение 10 мин со скоростью, равной Ч1 = 2 нм /ч. Сила тока элек2. тролиза равна 72000 А. Анализатором определяют состав газа: а=0,54; Ь=
=0,35 и c=0,11. Представляя соответ33807 6 ствующие значения в формулу определения выхода- по току, получаем.
26 8.1000 "2 Oz35
5 6 72000 0 1, (0,54+-2--)=0,86, Способ определения выхода по. току . при получении алюминия в злектроли о зере, включающий подачу азота в электролизер, определение состава и количества компонентов в смеси анодного газа и азота, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности определения выхода по току при отсутствии пиролитического водорода в анодных газах, подачу азота производят B подэлектролитную корку, отбирают пробу смеси газов с противоположной стороны, а расчет выхода по току производят по формуле.
11 = К" ---(а+-), Vga. Ь
1-с 2 где К - постоянная величина, рав25 ная 4780;
Ч„ - скорость подачи азота, l. нм /ч;
I - сила тока, А;
cIф,C - долевое содержание СО, СО зо и N2. в смеси газов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Авторское свидетельство СССР
I1 259400, кл. С 25 С 3/20, I968. зз 2. "Цветные металлы", 1963, 11 3, с. 36.
3. Авторское свидетельство СССР
N 554317, кл. С 25 С 3/20, 1972 .
