Способ контроля работы алюминиевого электролизера Советский патент 1983 года по МПК C25C3/20 

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия. Известен способ оценки технологического состояния алюминиевых электролизеров в зависимости от температуры электролита ij . Недостатком этого способа являет ся отсутствие четких рекомендаций по устранению того или иного вида нарушений. По основному авт.св. tt 850743 известен способ контроля работы алюминиевого электролизера, согласно которому изменяют межполюсное расстояние, измеряют температуру электролита, определяют знаки приращения тегушературы при двух послед нательных изменениях межполюсного расстояния и при изменении знака приращения температуры по сравнению со знаком ее приращения в предыдуще цикле изменения межполюсного рассто яния, конечную температуру электролита в предыдущем цикле принимают в качестве предельной и по ее значе нию Б заданных интервалах судят о состоянии электролизера, при этом интервалы предельных температур 970-975° 9бО-970°и 955-9б5°С соответствуют отсутствию нарушений работы электролизера, сокращению ег рабочего пространства боковыми наст лями и заполнению подовыми настылям и осадком. Способ позволяет путем сопоставления рабочей температуры с ее предельным значением установить режим работы электролизера (горячий ход .вида зажатие междуполюсного рассто ;яния или работа без зажатия), сопоставлением измеренного значения предельной температуры с ее интервалами, установленными при разном состоянии настылей, определить вид нарушения технологического состояни электролизера 2 . Недостатком способа является отсутствие приемов по управлению температурой процесса электролиза, устранению и предупреждению нарушений технологического состояния электролизера, обуславливающих ycтo чивость теплового режима работы. Цель изобретения - повышение технико-экономических показр1телей процесса электролиза за счет управления его температурой. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля работы алюминиевого электролизера в интервалах предельных температур снижают силу тока на 0,2-3% с одновременным увеличением межполюсного расстояния на 2-30% при температуре электролита не ниже от предельной температуры, а при температуре электролита на 10-20с ниже предель ной температуры увеличивают силу тока и уменьшают межполюсное расстояние на те же величины. Уровень стабилизации теплового режима электролизера тем выше, чем ниже рабочая температура t относительно ее предельного значения Т, |Т.е. чем больше разность T-t. При iT-t75c электролизеры работают достаточно устойчиво . Снижается количество нарушений технологии и обеспечиваются высокие технико-экономические показатели процесса. На фиг. 1, помимо кривых 1-3, показаны: Т i-i - -линия предельных температур для электролизера, работающего без нарушений рабочего пространства электролизера (она проходит между кривыми 1 и 2, а отвечающие ей значения предельных температур находятся в интервале 970-975с), Т-5 и Т-10 - линии температур на 5 и соответственно ниже предельныхВыше линии Т-5 расположена область неустойчивой работы электролизера. Между линиями Т-5Си Т-10 с заключена область регулирования температуры согласно изобретению. На фиг. 1 она заштрихована. Ниже линии Т-10 находится резервная область, в которой можно повышать силу тока в пределах 0,2-3%. Аналогично можно показать область регулирования для предельных температур в интервалах 965-970С (между кривыми 2 и 3) и 955-9б5С (ниже кривой 3). Согласно изобретению при температуре электролита не ниже от предельной, т.е., при6 Т-5 С, снижают силу тока на 0,2-3% с увеличением междуполюсного расстояния на 2-30%. Этим достигается повышение предельной Т и снижение рабочей i температур и увеличение их разности до Т-t , когда рабочая температура t находится на фиг. 1 в области ниже линии Т-5с. Повышение предельной температуры путем уменьшения силы тока на фиг. 2. Помимо кривых 1-3 на фиг. 2 показаны кривые, полученные при снижении силы тока на 2 кА ( - 3). При одном и том же рабочем пространстве электролизера (см. кривые в парах 1-1 , 2-2 и 3-3 полученные соответственно при.трех разных формах рабочего пространства) снижение силы тока расширяет область нормальной работы (без зажатия), повышает предельную температуру и увеличивает диапазон регулирования междуполюсного расстояния. Кроме того, результатом снижения силы тока является уменьшение рабо1чей температуры электролита. Оно достигается за счет уменьшения термической нагрузки в теле угольного анода, повышения качества и обеспечения его равномерной работы. Одновременное увеличение междуполюсного расстояния на позволяет сохранить (или расширить)рабочее пространство электролизера, выравнивает токораспределение, дела ет работу электролизера более устой чивой. Таким образом, оба приема направ лены на повышение предельной и снижение рабочей температур. Согласно изобретению разница между предельной и рабочей температурами поддерживается в пределах от 5 до . При температуре элек ролита на 10-2 Ос ниже предельной (ниже линии Т-10 на фиг. 1) используют резервы по производительностио электролизера и увеличивают силу тока на 0/2-3%. Междуполюсное расстояние при этом сокращают на 2-30% и тем самым сохраняют без изм нений или расширяют рабочее прост.ранство. В интервале температур на 5-10 С ниже предельной (заштриховано на фиг. 1) наблюдаются устойчивый режим работы электролизера и наруше ния технологии вида конус на подош ве, потеря уровня электролита, прорыв расплава и др. в 5-6 раз . реже, чем при температуре не ниже .от предельной (выше линии Т-5 на фиг. 1). Устойчивость технологического режима в зависимости от разнос между предельной Т и рабочей t температурами электролита представлена В табл. 1. Примеры осуществления предлага-емого способа приводятся в табл. 2. Способ осуществляется следующим образом. На представительном числе электролизеров (серии) определяют предельную температуру электролита и среднее значение ее Т сопоставляю со средним значением рабочей температуры t . При температуре электролита t не ниже от предельной уменьшают ст/1лу тока серии на 0,2-3% и одновре менно увеличивают междуполюсное расстояние в среднем на 2-30%. При температуре электролита на 10-20с ниже предельной силу тоКа серии увеличивают ,на ту же величину с уменьшением междуполюсного рассто яния в том же диапазоне., При температуре электролита на 5-10С ниже предельной силу тока серии и междуполюсное расстояние не изменяют. Экспериментальные данные о состо НИИ технологии на электролизерах, работающих при различной темг;ературе электролита.относительЕШ ее предельной величины Т, показаны в таблице до (графы 2-9) и после (графы 12-17) применения предлагаемого приема управления температурой процесса. Из таблицы видно, что когда температура электролита не ниже от. предельной (графы 4-7 примеры № 2 и 3) уменьшение силы тока .на 0,5 и :2,2% с увеличением междуполюсного расстояния на 12 и 6-25% приводят к стабилизации технологического режима. В примере 2 это выразилось в расширении рабочего пространства за счет увеличения прихода джоулева тепла, ликвидации отставаний агорания отдельных участков .анода, некотором снижении температуры электролита и увеличении на 8°С ее предельного значения. Б результате, рабо- . чая температура электролита снижается относительнопредельной более, чем на , а именно на 15°С, м снова появляется возможность ув)еличить силу тока. Вследствие большого числа таких грубых нарушений технологии (графа 8-9), как зажатие междуполюсного расстояния (30-50%), зажатие на угольной пене (15-25%), зажатие ,на конусах (10-20%) и др, имеет место значительное снижение предельных температур) (в среднем до 9б5с графа 6) и увеличение рабочих температур выше предельных (графы 5-7). Снижение силы тока на 2,2% уже в начале периода работы позволяет практически полностью ликвидироватьвсе виды зажатия и увеличить среднее значение предельной температуры до Эбв-с, а к концу периода по мере ликвидации дефектов в теле анода и повышения его однородности устранены и отставания подошвы анода. , В результате предельная температура электролита увеличивается до рабочая - снижается в среднем до 961°С, разность температур увеличивается более, чем на 5 С (а именно на 14с), процесс стабилизируется и появляется возможность снова увеличить силу тока. В случае, когда температура электр ролита на 10-20с ниже предельной (примеры 1, 4 и 5) увеличивают силу тока на 0,9, 1,5 и 2,8% соответственно, а межполюсное расстояние снижают на 6,15 и 28%. При этом не зс1мечено появления существенных признаков ухудшения состояния процесса, но имеет место некоторое сближение рабочих и предельных температур. . Разница Т -t 8 С после увеличения силы тока на 0,9% (№ 1) .не превышает IfffC и показывает, что имеется возможность продолжать работать при заданных -силе тока и межполюсном расстоянии.

На примере, видно, что в случае незначительных нарушений (повышеннал плотность тока на выступах подо вы айода), при сохранении условий .-10c прием увеличение силы Toica с уменьшением межДуиолюсного расстояния не. вызывает каких-либо новых нарушений процесса и, кроме того приводит к ликвидации неровностей на подошве анода, более равномерному распределению тока. Рабочая температура электролита снижается на и становится на ниже

предельной, В этом случае для повышения производительности электролизера еще имеется возможность дальнейшего увеличения силы тока.

При увеличении силы тока на 2,8% и снижении междуполюсного расстояния на 28% (пример 5) происходит более существенное сближение рабочих и предельных температур (в среднем до 70с).

Это показывает, что при данном технологическом состоянии электролизеров дальнейшее увеличение силы тока нецелесообразно, так как приводит к ухудшению технологии. Следует поэтому придерживаться заданного режима.

.-t тЧ (МтН.ГМ N гН

СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА по авт.св. № 850743, отличающийся тем, что, с. целью повышения технико-экономических показателей процесса электролиза за счет управления его температурой, в интервалах предельных температур снижает силу тока на 0,2-3% с oднoвpe юнным увеличением меяшолюсного расстояния на 2-30% при температуре электролита не ниже от предельной температуры, а при температуре электролита на 10-20°С ниже предельной температуры увеличивают силу тока и уменьшают межполюсное расстояние на те же . „ величины.S т sn ш М1 a О -if-t -THut iHtHitMe fgtciMMv, Й«.

1I

1гН CMI

N I

oo

M о

ГЦ .гН VlIi-l T-l1I

IтЧ M

rH (N Г4 M tH

I I

N ГЧ Cv|IтН

inOoocNt-tncMri nmirtinu5in

t

со 1Л

о

o.

m in

ГО

ID

З

in (O

о

CO

tn

1Л ГО

4

VD

r

о г

00

M

00

r

о «

о «

00 ГО

oo

Ш 1Л

1Л

si

4

03 (Л

M

CN

о

CO

1Л

о

ГО in

trt

о t го VO

«s

vo

Ч

n

vo

1Л

+

rH

1Л

го

n

CM

+

+

+

+

+

+ .

+

in со

vo vo

ч vo а

о r-,

о r o

о

1Л СЛ

CO Ш

VO Ш

Г-U Ш (Т ОЧ

CTl

У| Л (T

en

o

n

о

М

CN

Iл

ни н

XO и О) о С яЗ

с; rxt О е;

Р) I Е Ю о д о

га г-н с; а 0) ts

. (fl Ct (и

наша: (О am а

а to ш н - ш

ск01соSч (D

а

QJоSЕ-1О S

II1IIоtI

I

IIОI

III

fN

CJГОt

гЧ

ГМ fN

1Я tH

О

y

О

n

LT)

ГМ

rO

1Л CO CN CM

lilt

IIтНI

IIII

OOtn CO intNIfM. 1Л 1ЛМ 00 r тЧ (Л

О t

n o

n

m in

CO 1Л

1Л

CO fO

1Л

ГО 4

I I I I I

I I

I I

о

го

со

«ч

00

1Л

о со

«N

о

t.

со

г

00.

00

со

г . «

о

СЧ VO

m

01

1Л

Г

о

tn r«l

1

ш

VO

1Л

VO

in

00

t

а

т

о

.о

о ю

in го

09

in

го

го го

го

чn

го

Г-го

f

гН гЧ

ю 1

СП

VO СП

in

г

1Л гЧ

ОО

vp 04

Tji

VO tTi

TJ.

СЛ ,

1Л

тН

«я ,0)

s X вct 3

я Ш s V 0(u s

ЧН 0) CO с о

s и i о s X

n Ш и (:( n

« a u-v. о X s e с; a: e (d ч о ж m (в « с;

n X Oi tia a

1Л Ш

о t

л

l

о

vo vo о

47

л

Ч

oo

4Ч

О) 0)

а; Ч

Ш

а и

1Л

( I о

(Л X

ш х S а; S т (О S идя о н (U н о а tt) R она

Н 4 (О

о о ж