Датчик концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве

 

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.

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rs>>s С 25 С 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (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,M,Ãëàýêîeà (53) 621.357.1 (088,8) (56) Заявка ФРГ М 3535754, кл. С 25 С 3/06, 1987. (54) ДАТЧИК КОНЦЕНТРАЦИИ ГЛИНОЗЕМА В КРИОЛИТ-ГЛИНОЗЕМНОМ РАСПЛАВЕ

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 полирован., Я2„, 1673645 Al (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. 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

20Х23 Н! 8.

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

1673645 прибору Щ4313, который может эксплуатироваться в магнитных полях алюминиевых электролизеров.

Датчик работает следующим образом.

В емкость, в которой осуществляется электролиз криолит-глиноземных расплаеов, погружается предварительно подогретый в течение 15 — 20 с датчик на глубину

7 — 10 см, 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 в присутствии металлического алюминия seдет себя как электрод>обратимый по катионам алюминия, Измерительный электрод, выполненный иэ твердого электролита, обратимый по ионам кислорода, приобретает потенциал, соответствующий содержанию глинозема в криолит-глиноземном расплаве. При этом отсутствует сплавообразование и контакт измерительного электрода с катодно-поляризуемым 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 Нернста

Е Ер и Е ogx, RT х — мольная доля глинозема в расплаве;

Ео — стандартный потенциал.

Для определения концентрации глинозема в расплаве предварительно строится градуировочная кривая.

5 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 10-15 с. Изменяя концентрацию глинозема в электролите, получают концентрационную зависимость ЭДС вида; 17ь А!гОз — 990 мВ:

2ф, А!20з — 890 мВ; 47 А!20з — 755 мВ; 6 —

745 м В. Снимая показания вол ьтметра, с

15 помощью градуировочной кривой определяют соответствующую концентрацию глинозема в криолит-глиноземном расплаве.

Точность измерения 0,3 мас., Таким образом, использование изобре20 тения обеспечивает увеличение срока службы, повышение точности измерения и уменьшение габаритов датчика, Формула изобретения

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

30 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

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

40 него втулкой из алюмонитрида бора.

Составитель А. Абросимов

Редактор Л. Веселовская Техред М.Моргентал Корректор Л. Бескид

Заказ 2899 Тираж 381 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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