СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЛИКВИДУС РАСПЛАВОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ В РАБОЧЕЙ ВАННЕ Российский патент 2004 года по МПК G01K7/02 

Описание патента на изобретение RU2221994C1

Изобретение относится к области измерения температуры ликвидус (температуры плавления) расплавов электролитов. Знание этой температуры особенно важно при промышленном получении материалов. Известно, что температура ликвидус химического соединения во многом определяется различным соотношением образующих его компонентов. По значению температуры ликвидус можно вести контроль за фазовым составом вещества и, путем введения различных добавок, целенонаправленно понижать ее с целью уменьшения энергозатрат.

Известен способ измерения температуры ликвидус (Rolseth S, Verstreken P. and Kobbeltvedt О. Liquidus temperature determination in molten salts. Light metals, 1988, pp. 359-366), который основан на измерении температуры охлаждающегося расплава. В точке фазового перехода жидкость - твердое состояние температура системы не меняется или меняется по иному, чем до и после перехода закону, и такая особенность позволяет определять искомую температуру.

Недостатком такого способа является то, что для его реализации необходим отбор пробы вещества из интересующей области и охлаждение в измерительной ячейке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ измерения температуры ликвидус непосредственно в рабочей ванне (Gan V.R., Gao Z.S., Zhang. A.L. Multifunction sensor for use in aluminum sells. Light metals, 1995, pp. 233-241), основанный на динамическом отслеживании изменения температуры первоначально холодного датчика при его погружении в горячий расплав. В начальный момент погружения на поверхности датчика происходит образование твердой корки из замороженного электролита, которая затем плавится и переходит в жидкое состояние. Этот переход происходит в области температуры ликвидус и регистрируется по излому на кривой изменения температуры датчика от времени.

Недостатком является нечеткость проявления области перехода в таком способе измерений. Это обусловлено тем, что при температурах расплава, близких к ликвидус, скорость ее изменения становится достаточно быстрой, а величина излома - малой по сравнению с температурой расплава. Это приводит к недостаточной надежности определения температуры ликвидус таким способом.

Цель настоящего изобретения - повышение надежности в определения температуры ликвидус расплавов электролитов непосредственно в рабочей ванне.

Поставленная задача достигается тем, что в способе, включающем погружение холодного датчика в горячий расплав электролита и измерение температуры с течением времени, дополнительно измеряют электрохимическую разность потенциалов и по изменению первой производной от температуры определяют температуру ликвидус.

Способ поясняется графиками, показанными на фиг.1 и 2.

На фиг. 1 приведено изменение величины электрохимического потенциала от температуры погружаемого в раствор глинозема Аl2О3, расплавленного в криолите AlF3•3NaF с добавками, понижающими температуру плавления. На фиг.2 приведен график первой производной изменения потенциала от температуры. Температура расплава равна 1005oС.

Способ осуществляется следующим образом.

В рабочую ванну с расплавленным электролитом окунают металлический электрод с встроенной внутрь него термопарой. Между замороженным на поверхности электрода электролитом и его жидким расплавом возникает электрохимическая разность потенциалов, которая связана с различной упругостью растворения между твердой и жидкой фазами и образованием двойного электрического слоя. При плавлении корки площадь такого слоя уменьшается, и вследствие этого, уменьшается электрохимическая разность потенциалов. Наибольшее изменение потенциала происходит вблизи температуры плавления электролита. Этот эффект позволяет значительно увеличить надежность в определении температуры ликвидус по сравнению с прототипом.

Для определения температуры ликвидус устанавливается зависимость величины электрохимического потенциала от температуры (фиг.1). При погружении на электроде образуется корка из замороженного электролита, которая вначале увеличивается в объеме с одновременным ростом электрохимического потенциала (не показан), и затем с течением времени корка начинает таять. Наибольшее значение потенциала составляет 530 mV, которое уменьшается одновременно с таянием корки до 7 mV. Наибольшее изменение (до 80%) наблюдается в области температуры ликвидус. Для того, чтобы установить ее значение строится график первой производной изменения потенциала от температуры (фиг.2). Искомая величина устанавливается по значению температуры, соответствующей наибольшей скорости уменьшения потенциала - максимуму (-dU/dT) и составляет 948oС, что соответствует значению температуры ликвидус данного электролита.

Применение способа определения температуры ликвидус расплавов электролитов позволяет осуществить оперативный контроль за температурой ликвидус непосредственно в рабочей ванне.

Похожие патенты RU2221994C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЛИКВИДУСА РАСПЛАВА ЭЛЕКТРОЛИТА В АЛЮМИНИЕВОМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2005
  • Березин Александр Иванович
  • Турусов Сергей Николаевич
  • Ножко Семен Игоревич
  • Роднов Олег Октябревич
  • Манн Виктор Христьянович
  • Бузунов Виктор Юрьевич
  • Тараканов Антон Викторович
  • Гриднев Андрей Андреевич
RU2303246C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ХЛОРАЛЮМИНАТНОГО РАСПЛАВА 2013
  • Карпов Вячеслав Викторович
  • Половов Илья Борисович
  • Ребрин Олег Иринархович
  • Богдяж Андрей Васильевич
  • Скиба Константин Владимирович
  • Шипулин Сергей Александрович
RU2544307C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГЛИНОЗЕМА В КРИОЛИТ-ГЛИНОЗЕМНОМ РАСПЛАВЕ 2011
  • Ершов Владимир Александрович
  • Сысоев Иван Алексеевич
RU2467095C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗА РАСПЛАВЛЕННЫХ СОЛЕЙ С КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИМИ ДОБАВКАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНЕРТНОГО АНОДА 2011
  • Ковров Вадим Анатольевич
  • Храмов Андрей Петрович
  • Зайков Юрий Павлович
RU2457286C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА ЭЛЕКТРОЛИТА 2016
  • Симаков Дмитрий Александрович
  • Гусев Александр Олегович
  • Бакин Кирилл Борисович
  • Донцов Александр Викторович
RU2651931C2
Способ и реализующее его устройство определения уровней электролита и металла в электролизере для получения алюминия 2016
  • Громыко Александр Иванович
  • Тен Виктор Павлович
  • Ситников Алексей Александрович
RU2668461C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРА 2000
  • Зусайлов Ю.Н.
RU2198962C2
АЛЮМИНИЕВЫЙ ЭЛЕКТРОД СРАВНЕНИЯ 2007
  • Зайков Юрий Павлович
  • Суздальцев Андрей Викторович
  • Храмов Андрей Петрович
  • Ковров Вадим Анатольевич
RU2368707C2
СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ РАСТВОРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ В СТЕКЛООБРАЗУЮЩИХ РАСПЛАВАХ 1991
  • Страхов В.И.
  • Туркин И.А.
  • Сергеев М.В.
RU2035732C1
Устройство для измерения температуры жидких расплавов 1981
  • Фролов Владимир Николаевич
  • Ленович Аркадий Семенович
  • Юкса Лев Константинович
  • Главацкий Александр Иванович
  • Хорюшин Николай Николаевич
  • Фролова Светлана Николаевна
SU1022034A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 221 994 C1

Реферат патента 2004 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЛИКВИДУС РАСПЛАВОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ В РАБОЧЕЙ ВАННЕ

Изобретение относится к области измерения температуры ликвидус расплавов электролитов. Согласно заявленному способу в рабочую ванну с расплавленным электролитом окунают металлический электрод с встроенной внутрь него термопарой. Между замороженным на поверхности электрода электролитом и его жидким расплавом возникает электрохимическая разность потенциалов, которая связана с различной упругостью растворения между твердой и жидкой фазами в приграничном слое и образованием двойного электрического слоя. При плавлении корки уменьшается площадь слоя и вследствие этого уменьшается электрохимическая разность потенциалов. Наибольшее изменение падения разности потенциала происходит вблизи температуры плавления электролита. Технический результат - повышение надежности определения температуры ликвидус расплавов электролитов в рабочей ванне. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 221 994 C1

Способ определения температуры ликвидус расплавов электролитов в рабочей ванне, включающий погружение холодного датчика в горячий расплав электролита и измерение температуры с течением времени, отличающийся тем, что дополнительно измеряют электрохимическую разность потенциалов и строят график первой производной изменения потенциала от температуры (dU/dT), при этом температура ликвидус соответствует температуре, при которой значение (-dU/dT) максимально, т.е. скорость уменьшения потенциала наибольшая.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2004 года RU2221994C1

Gan V.R
at all, Multifunction sensor for use in aluminum sells Light metals, 1995, p.233-241
Способ измерения температуры 1986
  • Фальковский Николай Иванович
  • Божко Игорь Васильевич
SU1377621A1
КИНДЖЭРИ В
Д
Измерение при высоких температурах
- М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1963, с.366 и 367
Способ измерения высоких температур 1950
  • Рубцов И.А.
  • Трегубенко Л.Е.
SU116637A1
US 3530716 А, 29.09.1970.

RU 2 221 994 C1

Авторы

Чжан А.В.

Даты

2004-01-20Публикация

2002-06-28Подача