Способ определения удельного расхода углерода анода

 

Союз Советсиик

Социапистичесиик

Рес у

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()))922183 (6I ) Дополнительное к авт. свид-.ву (22)Заявлено 29.05.80 (21) 2932914/22"02 с присоединением заявки №(5 l ) M, Кд.

С 25 С 3/06. евщ4еретеенный квинтет

СССР

10 делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23 0" 82. Б|оллетень №15 (53) УЙК669. 713.. 72(088; 8) Дата опубликования описания 23.04.82

А .А .Ревазян, P.М.Казарян, А .О.Гарибян, Л. И.А гасиев, А.О. Пайтян и Ц. К. Ии (72) Авторы изобретения

Научно-исследовательский и проектный ин уФ . — — -" (7l) Заявитель (54) СПОСО6 ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОГО РАСХОДА

УГЛЕРОДА АНОДА!

Изобретение относится к электролизу и может быть использовано для контроля технологических параметров процесса электролиза алюминия.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае"мому результату является способ on" ределения удельного расхода углерода анода, согласно которому измеряют содержание СО|) в анодном газе, а величину удельного расхода рассчи" тывают по известной зависимости

2 1

3 1м

Недостатком известного технического решения является то, что оно не учитывает дополнительные потери yr" лерода, созданные за счет окисления

его кислородом воздуха.

Целью изобретения является повы" шение точности измерения удельного расхода углерода анода.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему

2 измерение содержания СО) в анодных газах, при работе электролизера в герметичных условиях, дополнительно измеряют содержание СО|), СО, и И и при доступе воздуха в электролизер, а величину удельного расхода определяют по зависимости

0 2

3 Т+)в . 2A+D) )+a) где P - удельный расход углерода анода, кг", . а - содержание СО (в долях единицы) в анодных газах при отсутствии доступа воздуха в электролиэер, А,В иС- содержание СО|1, СО и й|). (в долях единицы) в анодных газах при наличии доступа воздуха в электролиэер.

Пример. Пробы газов отбираются,уэ одного и того же электролизера

КАНАЗа в течение двадцати минут. В течение первых десяти минут были отобраны две пробы анодных газов

СО 018.

5 I

Если принять, что иэ СО количества углекислого газа п<р его количество вступает в реакцию с углеродом, то тогда количество непрореагировав10 шегося CO) окажется равным

Со СО СО

1 1

0Д.4 С

00 tg 4 079 СО

Колйчест во же внов ь образованной окиси углерода будет равным 2п 0

Зная соотношения СО к СО (— ), составляет равенство

3а время второй десятиминутки были отобраны две пробы в условиях наличия доступа воздуха в электролизер.

Результаты этих замеров приведены в табл. 2.., Подставляя средние значения содержаний в расчетную формулу

2 С «(А+В1 «О 3 2

«Lв«

3 (1+а) (2А+В) (1+а) получают

Р . 0,173(0 BOi 03g ) 0 355- 0 4 Ц Щ

З(+0,Ь ) (q,000++, в )(+0,ЬЧ) О,И С

0,19 Щ4 ССО ) 00

Из приведенных в табл. 1 данных видно, что а+в=1, а соотношения сред- 5 неарифметических значений концентраций СО и СО равно — = 0,205. В

А

B случае же работы электролизеров в обычном режиме А+В=1, а соотйошение среднеарифметических зна ений концентраций СО9 и СО равно — =0,176.

А

Ь

-Высокая концентрация азота (с=0,173) свидетельствует о доступе большого количества воздуха под корку электролита,. а отсутствие следов кислорода

35 является доказательством полного его взаимодействия с углеродом анода и анодными газами.

Входя в электролизер через "отверстия", кислород воздуха вступает

40 в реакцию с углеродом анода и приводит к образованию СО (С+О = СО9), а затем продукт этого процесса частично . (до установления стационарного состояния) входит в реакцию с углеро45 дом, в результате чего образуется окись углерода:

СО + С = 2СО. При входе в электролизер воздух вместе с количеством азота (С) вно" сит и определенное количество кислорода (йЧО ). Зная состав воздуха и содержание азота (с), в отобранном объеме дуодных газов получаем

0 11-С

4 0

O,Ч9.

Иэ этого равенства получаем

0М 5 с

"СО о,чЧ ZZ,+ ря Ь) В переводе на кубические метры количество дополнительно образован-. ных СО - 5 9<0 и СΠ— Ь /)0 окажутся равными 0Й1 И4 30 ЩС

H,, а tI )7,Гйпмй

034 Qgp g . уо

АЧ00 H 4 0;tg С11- 9A< Ä = О,ЪЬЬ

Суммарные количества -СО и СО окажутся равными

Z.ÎÄÜt C(A Ь) При силе тока 3, составе конечно° го анодного газа "а" и "в" и выходе по току и определяем часовое количество выделяющегося анодного газа.

Для этого сперва определяем теоретическое часовое количество кислорода

Согласно приведенной формуле и реакции С+О = ГО количество вновь

3 922183 4 при работе электролиэера в герметич- образованного СО в кг/моль будет ных условиях. равняться

Полученные данные сведены в

И1 6 табл. 1.

922183 при а + В 1 получаем т 546 З

01 26,8.1000

Вследствие обратной реакции элек" родных продуктов (2А1 + 3СОЯ =

= A1 0 + 3СО за один час теряется дя кг металла.

Ья = 0,336 10" 3-(1 - и}.

Согласно этой реакции бесполезные потери связанного в СО кислорода составляют

Практическое количество кислороП да Vp входящего в состав конечного анодного газа, будет равняться. о 25

После сост вет ст вующих преобразований получаем

Ч0 = 0,2074.10 и ° 3.

1 м анодного. газа соответству" ет (а + < ) мъ кислорода, а Vg< 3 количества кислорода будет соответствоватьь

ЧСО СО=0,4(43 <

4О

При работе алюминиевого электро" лизера с открытыми "огоньками" а +

+ в = 1, количество первоначальногО 45 анодного газа разбавляется "С" коли1 чеством азота w(dVCOg + b, VCO ) количеством СО и СО, образованных при окислении углерода анода кислородом воздуха. В новой смеси (а+в)+ 5О

+ ah/q0< + ь V(p ) количеству rat за соответствует (А+В), а количеству газа (а+в) соответствует концент рация Х. . Отсюда получаем

После соответствующих преобразо" ваний получаем

5 по формуле, вытекающей из закона

Фарадея дУ(0. " " 0%6 0-33 (1 t,> о,- ",.,р"

Ч =Чт-ЬЧСО0» В,Ь Î > " Ю4,О М „0-3„.

01 О 01 2b,s 1 17

М-a) (A4S (М+Ы Ь Ь4В4 0, G(A<5) Суммарная концентрация СО и СО, образованных окислением углерода кислородом воздуха, будет д щ %.0ËÜÜ C(A4S)0

Cg CO m< e ОСЬC(A+5)+OA.S!

5 .Соответствующим образом аХС0 и

hX gg окажутся равными ольь в с(я ь

С0 9.-0Ъь 0(мЫ 9.рЪ

0ЛЦЪб A С(А Ь) ® O, ЪЬ С (A+5)> A+ долевой концентрации Хg+y соот1 ветствует Ч Cp

ЬР «ОЛЬОЪ. (0

Ф . -Ь ч ъ, CD %A> 5 14 я ьч =o,üà Р—" — — з, C0< RA 9) (1 р) На основании этих данных легко можно определить часовой расход Р6 углерода, вызванного окислением его кислородом воздуха.

Ъ -Ъ C(A%5>

p0 rb.ÎÌ0è0 („, »„, ).3 Ъ. у -="4,S qp->. (+ ) (%a+Ü) (1 a ) 922183

Таблица 1 в (со) d (o ld

"а (со ) Проба анодного газа

0,00

0,661 1

0,682

0,00

О 339

О, 318

0,00

0,00

В среднем из двух проб

О, 328

0,00

0,00

0,672

Табли ца 2

В (СО) О 517

0,541

0,291

О, 192

0,00

0,304

О 155

0,00

В среднем из двух проб

0,297

0 530

0, 173

0,00

При часовой производительности электролизера, анной ф ю В «В »

26,3 ° 1000 потери углерода анода за счет era окисления кислородом воздуха (в пересчете на один килограмм алюминия) 4 P окажется равными

O,ЭИ c(%+5) Общий удельный расход углерода анода. P будет равняться

P=Рп+ hP.

Подставляя значения Рц .аР, получаем

+ОЪ5

Р= („, ) („ ) 1+с ) i 1роба анодного Д газа (со ) формула изобретения

Способ определения удельного раскода углерода анода, вкпючающий измерение концентрации СО при работе

Применение предлагаемого техничес. кого решения позволяет учесть дополнительные расходы углерода анода, что позволяет контролировать фактический его общий расход, разработать меры по оптимизации технологических параметров электролиза алюминия.

Так, например, для приведенного . ð примера, где P q= 0,3987 кг/кг А1, 4 P = 0,02207 кг/кг А1 и P =

0,4207 кг/кг Al значения перерасчитанных на тонну алюминия дополнительных потерь углерода анода составляют

22,07 кг/т А1, или 2207 т/r при годо-. вой производительности алюминиевого завода 100000 т. электролизера в герметичных условиях, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно измеряют содержание CO@, 10

922183

5, р- — ОЪЯ.

ЗРЕЛО) yi 5) «a) где

Составитель Н.Коробова

Редактор Л.Лукач Техред А. Бабинец KoppeKTopQ.Áèëàê г

Заказ 2513/36 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 8"35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

СО и N при догупе воздуха в электролизер, а величину удельного расхода углерода определяют по зависимости

P " удельный расход анода,кг; 1в

I а - содержание СО g в анодных газах при работе электролизера в герметичных условиях, А,В и С - содержание соответственно СО, СО и И в анодных газах при доступе воздуха в электролизер.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Коробов M.A. и Дмитриев А.A.

Самообжигающиеся аноды алюминиевых электролизеров. M., "Металлургия", 1972, с.95-98.