Способ управления подачей материала в ванну электролизера и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК C25C3/20 

ным блоком, причем датчики уровня расплавл ной соли, тока электролизера, тепловых потерь из него,- высоты и шгатаости солевой ванны, а также задатчнки псщключены на входы вычислительюго Зяокз, выход которого подключен ко входу регуянфующего блока. На чертеже приведена блок-схема устройства, реализзтащего предлагаемый способ. Устройство управления содержит блок 1 дозирования материала в ванну электролизера, связангялй с регуи1фующим органом 2, манометрический 3 с . преобразователем 4 для измерения |}овня и вьгсоты солевой ванн 5 тока, протекающего то шине 6, датчики 7 теплового потока тепловых потерь от электролизера к теплообменнику 8, цифровой -вычислительный блок 9, состоящий из блока 10 памяти и арифметического расчета данных, блока 11 формирования сигнала управления и блока 12 синхронизации, соединенного с регулирующим органом 2. Способ осуществляется следующим образом. Задают величину концентрации материала в соляной ванне, необходимую Ш1Я эффективной работы электролизера, которую вводят в блок памяти. Непрерывно одновременно измеряют уровень и высоту ванны и результаты измерения передают в вычислительный блок. Определяют объем расплавленного металла путем измерения токовой нагрузки и теплопотерь из электролизера. По мере образования металла в донной час ти электролизера сигнал подают в вычислител ньш блок и определяют уровень и высоту ма териала в ванне, сравнивают с заданной величины уровня ваш1Ы с текущим и при условии, что заданная величина больше текущей, подают материал в Batmy в течение времени, необходимого для точного восстановления кон центрации материала в соляной ванне. При лроизводстае алюминия из хлористого алюминия происходит изменение в образовании газа хлора, при этом изменяется объем пузырькового хлора, и, следовательно, плотности расплавленной соли, в результате чего изменяется объем и высота ванны. Эти величины отклоняются от заданных и по значениям отклонений изменяют подачу материала в ванну. Устройство, реализующее способ, работает следующим образом. Заданная величина концентрации исходного сырья в соляной ванне, необходимая для эффективной работы электролизера, вводится в блок 10 памяти вычислительного блока 9. Текущеее значение уровня или высоты ванны непрерывно измеряется датчиком 3, вигнал к торого поступает в преобразователь 4. Сформ рованный в преобразователе сигнал поступает В вы шслительный блок 10 и в блок формирования сигнала управления. Во время работы электролизера в донной его части под соляной ванной образуется расплавленный металл, а при применении в качестве исходного сырья хлористого алюминия образуется газ-хлор, который может быть использован повторно в производстве хлористого алюминия. Объем расплавленного металла определяется путем измерения нагрузки электролизера с помощью датчика 5 тока и путем измерения тепловых потерь при помощи датчика 7 теплового потока, которые определяют температуру охлаждающего агента на входе и выходе теплообменника 8. Тепловые потери определяют по изменению разности температуры при известном расходе охлаждающего агента. Сравнительный анализ общего количества энергии, поступающей в электролизер и измеряемой датчиком 5, и количества тепловых потерь позволяет определить с помощью вычислительного блока 10 коэффициент использования тока в электролизере и по нему определить количество производимого металла и величину изменения (повышения) уровня металла в электролизере. Для расчета используется формула л C.7394-:i ,5 где 0 - количество металла, кг; Оц - количество металла, фунт; 0,7394 - десятичная дробь выведена из закона Кулона и представляет собой количество алюминия в фунтах, полученного из алюминиевого соединения, например галогенида алюминия, при 1000 А тока, лроходящего за час через одно отделение электролизера при 100% коэффициента использования тока; то же, кг; J - величина тока, кА; п - количество отделений электролизера; к - число часов работы электролизера. При образовании в донной части электроизера металла в вычислительньш блок Ю поступают сигналы от датчиков 3 и 5, вычислительное устройство определяет уровень или высоту материала в ванне при заданной концептращ1И, а рассчитывает напряение для заданной величины уровня ванны, сигнал поступает в блок 11 управления, где равнивается с текущим значением. Блок управения формирует сигнал управлеьшя, который поступает на вход блока 12 синхронизации, ормирующего управления регулирующим рганом 2. Расход материала изменяется до . тех пор, пока концентрация, материала в соляной ванне не станет равной заданной. При добавлении материала уровеньсоляной ванны повышается, сигнал с датчика 3 приближается к заданному значению напряжения, поступающему из вычислительного блокаЛри наличии сигнала ошибки производятся под -стройка блока синхронизации по пропорцконгш ному и интегральному закону управления. При изменении количества газ хлора в ван не злектролизера изменяется о&ьем и высота ванны, вычислительный блок рассчнть1вает изменение заданной величины уровня ванны при любом изменении скорости образования хлора. По электрическим зависимостям между количеством хлора и током электролизера вычислительный блок соответствующим образом изменяет задан1юе значение уровня ванны Формула .нзобретения 1. Способ управления подачей материала в ванну электролизера, включающий дозирование заданного количества сырья в электролизер и изменение тока, проходящего через него, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности электролизера и качества конечного продукта, определяют уровень и плотность расплавленной соли и объем металла в ванне электролизера, тепловые потери электролизера, причем плотность расплавленной сопи определяют путем вычисления скорости образования хлора вэлек тролизерё, а объем расплавленного металла по результатам измерения тока и тепловых потерь, при снижении уровня расплавленной соли и объема металла в ванне осуществляют подачу сырья в ванну, при повышении уровня расплавленн ж соли и объема металла до заданных значений подачу сырья прекращают, заданное значение корректируют в зависимости от плотности солевой ванны. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее датчик тока, задатчик/ регулирующий блок, связанный через исполнительный механизм с регулирующим органом, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком и задатчиком уровня солевой ванны, блоком сравнения текущего и заданного значений уровня, датчиком высоты и плотности расплавленной соли, датчиком тепловых. потерь из электролизера, задатчиком концентращ{и металла в ванне, вычислительным блоком, причем датчики уровня расплавленной соли, тока электролизера, тепловых потерь из него, высоты и плотности солевой ванны, а также задатчики подключеиы на входы вычислительного блока, выход которого подключея ко входу регулирующего блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патеит США N 3847761, кл. 204-67, опублик. 1972.