Датчик концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве Советский патент 1991 года по МПК C25C3/20 

1

(21)4739754/02 (22)21.09.89 -(46)30.08,91. Бюл.№32

(71)Институт химии УО АН СССР и Уральский политехнический институт им. С.М.Кирова

(72)Б.Б.Гущин, Г.Д.Милова, С.В.Шалагинов и Е.М.Глазкова

(53)621.357.1 (088.8)

(56) Заявка ФРГ N; 3535754, кл. С 25 С 3/06,

1987.

(54) ДАТЧИК КОНЦЕНТРАЦИИ ГЛИНОЗЕМА В КРИОЛИТ-ГЛИНОЗЕМНОМ РАСПЛАВЕ

(57) Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому способу получения алюминия, и может быть использовано для контроля концентрации глинозема. Цель - повышение точности измерения и увеличение срока службы. Датчик представляет собой измерительный электрод, помещенный в корпус и изолированный от него втулкой из алюмонитрида бора, от механических воздействий датчик защищен перфорированным чехлом. Электродом сравнения является корпус, имеющий вольфрамовое покрытие. Для исключения перегрева датчик имеет тепловой экран. 1 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому способу получения алюминия, и может быть использовано для контроля концентрации глинозема. Цель - повышение точности измерения и увеличение срока службы. Датчик представляет собой измерительный электрод, помещенный в корпус и изолированный от него втулкой из алюмонитрида бора, от механических воздействий датчик защищен перфорированным чехлом. Электродом сравнения является корпус, имеющий вольфрамовое покрытие. Для исключения перегрева датчик имеет тепловой экран. 1 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому способу получения алюминия, и может быть использовано для контроля концентрации глинозема.

Цель изобретения - повышение точности измерения и увеличение срока службы.

На чертеже представлен датчик концентрации глинозема.

Датчик включает металлический корпус 1, электрод 2 сравнения в виде вольфрамового покрытия на внешней поверхности корпуса, измерительный электрод 3, изолирующую втулку 4, тепловой экран 5 с радиатором 6, токоподвод 7, изолирующую пробку 8, отверстия 9 в корпусе.

На корпус 1, выполненный из нержавеющей стали, в верхней его части насажен алюминиевый радиатор 6, к радиатору через две керамические втулки 10 подвешен тепловой экран 5, выполненный из полированЁ

ной нержавеющей стали толщиной 1-1,5 мм. Эти детали предохраняют верхнюю часть датчика от тепловых потоков электролита, имеющего температуру 950 - 960°С. К верхней части корпуса 1 посредством резьбового соединения крепится нижняя часть, на которую нанесен электрод сравнения в виде вольфрамового покрытия толщиной 0,5 - 0,8 мм. В нижнюю часть корпуса ввернута изолирующая втулка из алюмонитрида бора, в которую вставлен измерительный электрод 3. Токоподвод 7 к измерительному электроду осуществлен с помощью резьбового соединения прутком из стали 20X23HI8.

На уровне измерительного электрода в нижней части корпуса имеются 4-6 отверстий 9 диаметром 3-5 мм. В верхней части корпуса помещена изолирующая пробка 8. Для измерения ЭДС датчика токоподводы 7 присоединяют к цифровому переносному

Os

XI

со

о ел

прибору Щ4313, который может эксплуатироваться в магнитных полях алюминиевых электролизеров.

Датчик работает следующим образом.

В емкость, в которой осуществляется электролиз криолит-глиноземных расплавов, погружается предварительно подогретый в течение 15 - 20 с датчик на глубину 7- 10см.

Отверстия в нижней части корпуса служат для удаления воздушной и газовой пробок, искажающих показания датчика. Изолирующая пробка в верхней части корпуса стабилизирует газовый состав в корпусе датчика и замедляет коррозию деталей, помещенных в корпус. Все это, а также выполнение корпуса металлическим увеличивает срок службы датчика.

Вольфрамовый электрод сравнения присутствии металлического алюминия ведет себя как электродуобратимый по катионам алюминия. Измерительный электрод, выполненный из твердого электролита, обратимый по ионам кислорода, приобретает потенциал, соответствующий содержанию глинозема в криолит-глиноземном расплаве. При этом отсутствует сплавообразова- ние и контакт измерительного электрода с катодно-лоляризуемым алюминием, что и повышает точность измерения и увеличивает срок службы. С помощью цифрового прибора Щ4313 фиксируют значения ЭДС гальванического элемента, включающего электрод сравнения и измерительный электрод, которые связаны с концентрацией растворенного глинозема уравнением Не- рнста

RT

Е Е0nF

logx.

х - мольная доля глинозема в расплаве;

Ео - стандартный потенциал. Для определения концентрации глинозема в расплаве предварительно строится градуировочная кривая.

Градуировка датчика осуществлялась

при 950°С и криолитовом отношении 2,7. Загрузка глинозема в электролит производится в виде запрессованных таблеток. Время установления равновесного потенциала

10 -15 с. Изменяя концентрацию глинозема в электролите, получают концентрационную зависимость ЭДС вида: 1 % - 990 мВ: 2% - 890 мВ; 4% - 755 мВ; 6% - 745 мВ. Снимая показания вольтметра, с

помощью градуировочной кривой определяют соответствующую концентрацию глинозема в криолит-глиноземном расплаве. Точность измерения 0,3 мас.%.

Таким образом, использование изобретения обеспечивает увеличение срока службы, повышение точности измерения и уменьшение габаритов датчика.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Датчик концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве, содержащий токоподводы, гальванический элемент, состоящий из электрода сравнения и измерительного электрода, отличающийся

тем, что, с целью повышения точности измерения и увеличения срока службы, датчик содержит металлический корпус с отверстиями в нижней части, тепловой экран, пробку, электрод сравнения, выполненный в виде

вольфрамового покрытия, нанесенного на внешнюю поверхность корпуса, измерительный электрод, выполненный из твердого электролита с проводимостью по ионам кислорода, помещен в корпус и изолирован от

него втулкой из алюмонитрида бора.

Фиг.1