Устройство регулирования подачи добавочного твердого электролита в электролитическую ванну для получения алюминия путем электролиза глинозема

 

Изобретение относится к средствам автоматизации электролитического способа получения алюминия и предназначено для регулирования подачи добавочного твердого электролита в электролитическую ванну для получения алюминия путем электролиза глинозема. Цель изобретения - стабилизация режима загрузки и уровня расплава в ванне. Устройство состоит из датчиков контроля перемещения анода и штока питающего механизма, датчиков высоты слоя металла и электролита НМ+НВ, питателя с дозатором для загрузки измельченного электролита и управляющего устройства в виде микропроцессорного блока. Управление загрузкой осуществляется микропроцессором по величине отклонения уровня металла от заданного значения. Вычисление уровня электролита осуществляется по результатам контроля перемещения анода и штока механизма питания, высоты уровня НМ+НВ, а также вычисления толщины уровня металла с использованием констант, соответствующих конструктивным значениям электролизера, относительно которых выполняются вычисления. 1 с.п. и 6 з.п.ф-лы, 6 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,Л0„, 1597109 (51)5 С 25 С 3/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

nPW ГКНТ СССР (21) 4355595/27-02 (22) 20,04,88 (31) 87 058 ?4 (32) 21.04,87 (33) FR (46) 30.09.90. Бюл. № 36 (71) Алюминиюм Пешинэ (FR) (72) Бенуа Сюльмонт и Ален Патернога (FR) (53) 621. 357. 1 (088. 8) (56) Патент СССР - 793411, кл. С 25 С 3/20, 1977. (54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ

ДОБАВОЧНОГО ТВЕРДОГО ЭЛЕКТРОЛИТА В

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКУЮ ВАННУ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

АПКИИНИЯ ПУТЕМ ЭЛЕКТРОЛИЗА ГЛИНОЗЕМА (57) Изобретение относится к средст-вам автоматизации электролитического способа получения алюьжния и предназначено для регулирования подачи добавочного твердого электролита в электролитическую ванну для получения алюИзобретение относится к автоматизации электролитического способа получения алюминия.

Цель изобретения — стабилизация режима загрузки и уровня расплава в ванне.

На фиг, 1 представлена схема устройства для измерения уровня расплава в электролитической ванне; на фиг. 2— питатель глинозема электролитической ванны, в том числе питатель для.загрузки измельченного электролита; на фиг. 3 — питатель с дозатором иэмель2 миния путем электролиза глинозема.

Цель изобретения — стабилизация режима загрузки и уровня расплава в ванне. Устройство состоит иэ датчиков контроля перемещения анода и штока питающего механизма, датчиков высоты слоя металла и электролита НМ+НВ, питателя с дозатором для загрузки измельченного электролита и управляющего устройства в виде микропроцессорного блока. Управление загрузкой осу" ществляется микропроцессором по вели чине отклоне ыя уровня металла от за данного з начения. Вычи сление уровня электролита осуществляется по результатам контроля перемещения анода и штока механизма питания, высоты уровня и НМ+НВ, а также вычисления толщины уровня металла с использованием констант, соответствующих конструктивным значениям электролизера, относительно которых выполняются вычисления. 1 с.п. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

С0 ченного электролита; на фиг, 4 — доза- 1 р тор питателя; на фиг. 5.- принцип измерения высоты расплава; на фиг. 6 блок-схема устройства для управления дозированием.

Устройство регулирования подачи добавочного:твердого электролита в,4 электролитическую ванну (фиг, 1) сос- (,ф тоит из устройства для измерения уровня расплава в электролитической ванне, содержащего катод 1, расплавленный алюминий 2, расплавленный электролит 3, анод 4, корку 5 застывшего

1597109 электролита с отверстием 6 для загрузки сырья, наконечника 7 штока дозато- ра, штока 8, силового цилиндра 9 для пробивки корки„датчика 10 контроля перемещения цилиндра, анодного узла

I 1 для крепления питателя, скользящего контакта 12, перемещающегося вдоль штока 8, низкоомного резистора 13, узла 14 подключения резистора к като- 1ð ду

На фиг. 1 приняты следующие обозначенияя:

D — расстояние между катодом и

1, анодным узлом; 15

В„- расстояние между анодным узломм и наконечником штока в верхнем положении;

D — величина перемещения наконечЪ ника штока от верхнего фикси- 20 рованного положения до момента касания с расппавом.

Устройство также содержит питатель дпя загрузки измельченного электролита, который содержит бункер 15 для !5 измельченного электролита, питатель

16 глинозема, пробойник 17 питателя, дозатор 18, корпус 19 питателя, Бункер

20 измельченного электролита размещается в герметичном кожухе 21, à его разгрузочное устройство 22 установлено вблизи питателя 23 глинозема над отверстием 6.

Конструкция доэатора 18 питателя гозволяет обеспечивать полное опорожне" 5 ние его от измельченного электролита, имеющего крупность до 0-6 мм или 010 жч.

«Дозатор питателя содержит пластину

24, закрепленную на основании бункера 40

15, например, болтами. Под пластинкой закреплен ковшовый дозатор 25, состоящий из трубчатого корпуса, емкость которого может вмещать массу измельченного криолита,от 0,5 до 5 кг, например 2 кг. Нижняя часть 26 дозатора соединена с направляющим патрубком — устройством 22, который размещен над отверстием 6. Верхняя часть 27 соединена с бункером, стержень 28 соединен одним концом с поршнем силового цилиндра 29 . а на другом конце стержня, расположенного в,ковшевой емкости дозатора, закреплены две заслонки из упругого материала; нижняя 30 и верхняя 3L !

Конструкция дозатора выполнена та-. ким образом, чтобы расстояние Й< между заслонками было меньше расстояния Й между верхним и нижним отверст тия ми доз атор а, Стерже нь 2 8 пер емещ ает ся в кожухе

21 направляющей 32 со слабым трением, что исключает попадание измельченного электролита в кожух 21, Для измерения высоты слоя метал" ла Н,„используются следующие параметры: DS С вЂ” р ас ст оя ни е между анодным узлом 11 и анодной рамой 33, которая перемещает ся при ре гулировании расстояния между анодом и катодом. (Величина перемещения анода фиксируется по тенциометрическим датчиком 34);

DCPA — расстояние между анодной рамой 33 и подошвой анода 4А, (величина известная, так как скорость сгорания анода постоянна);

DAM- расстояние между подошвой анода и поверхностью металла, (постоянная величина в период нормального технологического режима), Система управления дозированием состоит из микропроцессорного устройства 35, блока 36 измерения уровня расплав а, блока 37, сравнения, блока

38 расчета количества вводимого электролитаа, управляюще го блока 39, у стройства 40 сигнализации избытка электролита, внешнего задатчика 41 количества вводимого электролита.

Работа устройства основана на следующем.

В электролитической ванне для оптимального ведения процесса, т. е. для быстрого и равномерного распределейия глинозема, необходимо поддерживать необходимый объем — уровень электролита. Поэтому возникает необходимость периодического контроля положения поверхности электролита относительно фиксированного уровня и контроля положения поверхности раздела электролит-жидкий катодный слой алюминия.

Поддержание з аданного объема электролита при пониженных уровнях осуществляет ся путем добавления в электролит твердого криолита Иа А1Г возвращаемого обратно в процесс, Сущность изобретения заключается в косвенном измерении высоты слоя расплавного электролита путем измерения относительно базовой точки (катодного узла) общей высоты слоя электролита и слоя металла, в вычислении слоя металла и определении высоты

5 159 слоя электролита по разности общей высоты и высоты слоя металла.

Высоту слоя расплава определяют по выражению:

НВ= (DI-D2-D3) -НМ (1). а высоту слоя металла по выражению

HM=D I + (DSC+DCPA+DAM) . (2)

Для определения общей высоты слоя электролита и металла исполЬэуется датчик 10 и потенциометрическая схема на резисторе 13 R, В максимальном положении штока 8 цилиндра 9 показание датчика 10 и потенциал на резисторе 13 нулевые. При перемещении штока вниз до момента касания наконечника 7 электролита отсчитывается величина перемещения

03 штока 8, причем момент касания фиксируется наличием скачка потенциала на резисторе 13 R и при этом прекращается отсчет перемещения D3 датчиком 10.

В микропроцессорный- блок 35 устройства управ вводятся показания датчика 10 и значение потенциала

Ug резистора 13 R. Кроме того, в блок

36 введены постоянные контакты D2 и

D3. Таким образом, наличие измеренного значения Dl и постоянных констант позволяет определить общую высоту металла и электролита НМ+НВ. Как следует из (1), для определения ИВ обходимо вычислить величину HM.

Величина НМ вычисляется следующим образом, В процессе перемещения анода при регулировании расстояния между анодом и катодом измеряется потенциометрическим датчиком 34 расстояние РБС.

Расстояние между анодной рамой и подошвой анода DCPA является постоянI ной величиной, которая определяется скоростью сгорания анода. Величина межполюсного расстояния DAM для данной конструкции ванны также является . известной величиной.

По значениям РЯС, измеренным датчиком 34, известным значениям DCPA u

DAM, а также измеренным датчиком 10 значениям Dl в блоке 36, микропроцессора вычисляется уровень металла HM как это следует из выражения (2).

Зная величину Е1 из (2), определяют значение НВ из (1), В блоке 37 производится сравнение измеренной величины НВ с заданной

НВС.

7 109

6

По величине отклонения уровня НВ в блоке 38 определяется величина управляющего воздействия (количество загружаемого электролита). Если уровень превышает заданную величину, то блок 40 сигнализации выдает сообщение об аварийном сливе электролита.

Ручные вмешательства в процесс, связанные с необходимостью коррекции параметров управления, достигаются через блок 41. Формирование управляющих воздействий на включение дозатор а 20, пи та теля 15 осущес твля ется через блок 39 управления дозатором, Применение устройства позволяет попдерживать уровень электролита с высокой точностью (т1 см), что благоприятно влияет на производительность электролизера и сортность металла.

Фор мула изобретения

1. Устройство регулирования подачи добавочного твердого электролита в электролитическую ванну для получения алюминия путем электролиза глинозема преимущественно в электролизере с углеродистым катодом, углеродистыми анодными блоками, закрепленными на анодной раме, содержащее датчик контроля высоты расплава ванны, соединенный с блоком сравнения, второй вход которого соединен с блоком задания высоты расплава ванны, а выход через блок управления соединен с приводом нитателя-дозатора, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью стабилизации режима загрузки и уровня расплава ванны, устройство снабжено наконечниками, расположенными на конце стержня, соединенного с поршнем силового цилиндра и с датчиком перемещения, закрепленного на неподвижной конструкции элек троли зер а, при этом наконечник, электрически изолиро ван от конструкции электролизера, а стержень выполнен с возможностью взаимодействия со скользящим контактом, соединенным чер з низкоомный ре. зистор с катодом электролизера, причем параллельно низкоомному резистору подсоединен вольтметр.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что питательдо затор состоит и з ковше вой емкости с входным и выходным отверстиями, причем верхняя часть емкости соедииена с бункером, а ж жняя часть соединена с направляющим патрубком, стержня, соединенного одним концом с поршнем силового цилиндра, а на другом конце стержня, расположенном в ковшевой емкости, закреплены две заслонки из упругого материала., 3. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что заслонки выполнены из плетеной стальной проволоки . ч. Устройство по п, 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что заслонки выполнены иэ войлока.

1597109

5. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что заслонки выполнены из армированного металлической проволокой войлока.

6. Устройство по и. 2, и т л и — ..

1 ч а ю щ е е с я тем, что заслонки выполнены иэ резины.

7, Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что заслонки выполнены из синтетического эластомера, армированного стальной проволокой.

1597 ) 09

Фиг.5

1597l09

1597109

Фиг.б

Составитель А,Абросимов

Техред М.дидык Корректор О.ципле

Редактор JI.Âåñåëîâñêàÿ

Заказ 2919 Тираж 537 Под ни с и се

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101