NO304748B1 - Fremgangsmaate for regulering og stabilisering av AlF3-innhold i en aluminiumelektrolysecelle - Google Patents
Fremgangsmaate for regulering og stabilisering av AlF3-innhold i en aluminiumelektrolysecelle Download PDFInfo
- Publication number
- NO304748B1 NO304748B1 NO911708A NO911708A NO304748B1 NO 304748 B1 NO304748 B1 NO 304748B1 NO 911708 A NO911708 A NO 911708A NO 911708 A NO911708 A NO 911708A NO 304748 B1 NO304748 B1 NO 304748B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- aif3
- days
- content
- procedure
- supply
- Prior art date
Links
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminium flouride Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 title claims description 99
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims description 18
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 15
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims description 13
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 title claims description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 title description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 title description 2
- 101100004392 Arabidopsis thaliana BHLH147 gene Proteins 0.000 claims description 81
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 20
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 20
- 238000012821 model calculation Methods 0.000 claims description 12
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 claims description 10
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 claims description 10
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims 1
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 10
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- -1 sodium aluminum fluoride compound Chemical class 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- CAVCGVPGBKGDTG-UHFFFAOYSA-N alumanylidynemethyl(alumanylidynemethylalumanylidenemethylidene)alumane Chemical compound [Al]#C[Al]=C=[Al]C#[Al] CAVCGVPGBKGDTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000729 antidote Substances 0.000 description 2
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000002001 electrolyte material Substances 0.000 description 2
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/20—Automatic control or regulation of cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for regulering og stabilisering av et AIF3-innhold på minst 10 vekt-% i elektrolyttbadet i en elektrolysecelle for fremstilling av aluminium fra aluminiumoksyd oppløst i en kryolittsmelte.
I en elektrolysecelle for fremstilling av aluminium anvendes et bad eller en elektrolytt
som hovedsakelig består av kyrolitt, som er en natriumaluminiumfluor-forbindelse (3NaF AIF3). Denne kryolitt tilsettes ved siden av det aluminiumoksyd som skal oppløses, også smeltepunktnedsettende substanser, leks. aluminiumtrifluorid AIF3, litiumfluorid LiF, kalsiumdifluorid CaF2og/eller magnesiumdifluorid MgF2. Således inneholder et bad i en elektrolysecelle for fremstilling av aluminium f.eks. 6-8 vekt-% AIF3, 4-6 vekt-% CaF2, 1 - 2 vekt-% LiF, og resten kryolitt. Alt etter tilsatsinnholdet senkes således badets smeltepunkt til området fra 940 til 970°C, dvs. det industrielt anvendte temperaturområde.
Badtilsatser har imidlertid ikke bare positive virkninger, f.eks. en nedsettelse av smelte-punktet, men har også ofte en negativ påvirkning. Tilførselen av litiumfluorid gjør det f.eks. ikke mulig å oppnå tilstrekkelig god foliekvalitet for kondensatorer uten særlig metallbehandling.
Innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse interesserer bare elektrolyttbad med tilsatser som fører til et overskudd av AIF3på minst 10 vekt-%, nemlig en Lewis-syre. Dette overskudd uttrykkes som mol- eller vektforhold mellom NaF og AIF3medregnet kryolitten, eller som prosentandelen av overskuddsmengden av fritt AIF3. I det etter-følgende velges nevnte andre variant, slik det allerede er antydet ved de ovenfor angitte talleksempler.
Med tilsats av AIF3kan likviduslinjen for det tertiære systems kryolitt-aluminiumoksyd-aluminiumtrifluorid nedsettes i samsvar med et kvadratisk forløp. En tilsats på 10 vekt-% AIF3bevirker en nedsettelse av temperaturen på ca. 25°C. På grunn av den kjente kvadratiske avhengighet av konsentrasjonen er det nærliggende å etterstrebe drift med høyere aluminiumfluorid-konsentrasjoner, særlig da også følgende ytterligere fordeler er kjent: - På grunn av den lave temperatur er badkomponentene mindre aggressive, og elektrolysecellens levetid kan derved forlenges. Videre kan anodeforbruket holdes på lavere nivå, hvilket ytterligere gir seg til kjenne i driftsøkonomien. - Mindre mengder aluminium løser seg i elektrolytten, hvilket innebærer et høyere strøm utbytte. - Det smeltede metall vil inneholde mindre mengder natrium, som nedsetter katodens levetid.
Det er imidlertid også funnet at nedsettelsen av badets temperatur på grunn av høyt AIF3-innhold ikke bare medfører fordeler, men også at følgende ulemper må tas med i beregningen:
- Løseligheten av oksydmaterialet i elektrolytten nedsettes.
- Badets elektriske ledningsevne avtar med tiltagende innhold av AIF3og avtagende temperatur. Også stabiliteten av de størknede sidekanter avtar. - Løseligheten av aluminiumkarbid stiger sterkt med tiltagende AIF3-innhold. Dette påvirker først og fremst trefasesonen (karbonforing, elektrolytt, metallsmelte), særlig når det ikke foreligger noen beskyttelse fra størknet elektrolyttmaterial. Videre vandrer
oppløst aluminiumkarbid til anoden og nedsetter strømutbyttet ved sin reaksjon.
- Natriumioner er ladningsbærere for elektrolysestrømmen mens aluminiumionene reduseres ved katoden. Av denne grunn oppstår det i dette område et høyt NaF/AIF3-forhold, hvilket kan føre til størkning av elektrolyttmaterial.
Ved siden av disse kjente ulemper er det dessuten blitt funnet at det ved et AIF3-innhold i badet over 10 vekt-% kan det opptre svingninger med en svingningsperiode på flere dager, f.eks. 10-30 dager. Herunder vil da AIF3-innholdet variere langsomt innenfor vide grenser, f.eks. innenfor området 6-20 vekt-%.
Sammen med disse variasjoner i AIF3-innholdet vil det i henhold til den ovenfor omtalte kvadratiske sammenheng også opptre temperatursvingninger, f.eks. i området 930 - 990°C. Videre har et aluminiumfluorid-innhold på over 10 vekt-% til følge væskenivå-svingninger i område 10-30 cm. Med lavere AIF3-innhold på under 10 vekt-% er det ikke blitt funnnet sådanne utpregede svingninger.
Det er da et formål for oppfinnelsen å angi en fremgangsmåte av innledningsvis angitt art, hvorved svingningene i AIF3-innholdet og derved badtemperaturen også uten tilsats av litiumfluorid, kan bringes til et lite standardavvik, nemlig til ca. 1 - 2 % med hensyn til AIF3-innholdet. Motvirkende tilsatser med nøytraliserende virkning, slik som f.eks. soda og natriumfluorid, skal det da ikke være nødvendig å anvende, eller eventuelt bare i
unntagelsestilfeller.
Dette formål oppnås i henhold til oppfinnelsen ved hjelp av en fremgangsmåte som omfatter trinn hvor: - den spesielle tilstand av en aluminiumelektrolyse-celle, og særlig av dens katodiske karbonkar, analyseres over et visst tidsrom ut fra i det minste målinger av konsentrasjonen og tilførselsmengdene av AIF3i elektrolytten,
- badmassen og de daglige AIF3-tap beregnes,
- ved hjelp av modellberegning velges, i samsvar med statistiske kriteria, den optimale tidsforsinkelse mellom tilførsel av AIF3og dets virkning i elektrolytten, - for en gitt nominell verdi av AIF3-innhold innenfor et bestemt område, beregnes tilførselsmengdene av AIF3mens det tas hensyn til tidsforsinkelsen, og
- AIF3 tilføres porsjonsvis eller kontinuerlig.
Under aluminiumelektrolysen finner det stadig sted et tap av AIF3, nemlig på den ene side ved fordampning, hvilket ved kapslede aluminiumelektrolyseceller ikke - eller bare i liten grad, påvirker omgivelsene, samt på den annen side ved reaksjon med det tilsatte oksydmaterial som inneholder Na20. For tilsats av AIF3foreligger tabeller som angir det antall materialenheter som skal tilsettes i avhengighet av badtemperaturen og det AIF3-innhold som skal innstilles. Disse tabeller kan imidlertid ytterligere forbedres, idet almene korreksjonsfaktorer, slik som cellens alder, antallet anodeeffekter og den foreliggende konsentrasjonstendens, tas i betraktning.
I praksis har det imidlertid vist seg at selv ganske detaljerte tabeller i de fleste tilfeller avviker fra den foreliggende virkelighet med hensyn til de spesielle behov for hver enkelt elektrolysecelle. Grunnleggende er da den erkjennelse at en regulering og stabilisering av AIF3-innholdet må utgå fra forutgående registrering og analyse av celleparametre som periodisk oppdateres. Ved en god celledrift kan denne beregning av celleparametrene finne sted med større eller mindre tidsavstander ved dårlig celledrift. Videre er det i henhold til oppfinnelsen funnet at det mellom tilførsel av aluminiumtrifluorid AIF3og dets virkning i badet forløper en viss tid, f.eks. omkring 3 dager, hvilket det er tatt hensyn til ved den anvendte modellberegning for AIF3-tilførselen i henhold til oppfinnelsen.
Tidsforsinkelsen på flere dager mellom AIF3-tilførselen og dens virkning har alltid hatt til følge at det på grunn av manglende reaksjon, i det minste daglig tilføres ytterligere
aluminiumfluorid, således at den tilsiktede verdi regelmessig overskrides. Som en følge av dette må driften enten finne sted med altfor høyt AIF3-innhold eller med tilsats av
soda, Na2C03, eller natriumfluorid, NaF, i større mengder som nøytraliserende motmiddel som imidlertid på sin side, også reagerer tidsforsinket.
Disse overraskede virkninger er det da i forbindelse med foreliggende oppfinnelse bare mulig å forklare ved at det stadig økende innhold av NaF i karbonforingen med tiltagende cellealder først reagerer med det tilsatte AIF3. Det innleirede natriumfluorid i karbonmaterialet virker altså som en buffer. Først når en metning er oppnådd, vil AIF3-konsentrasjonen i elektrolytten øke, og derved synker temperaturen. Bufferen gir da atter tilbake AIF3, hvilket sammen med det ytterligere aluminiumfluorid som er tilsatt i mellomtiden, fører til en økning av AIF3-konsentrasjonen utover den tilsiktede verdi.
Som antydet finner måling og analyse av tilstanden av de enkelte aluminiumelektrolyser og bestemmelse av den optimale tidsforskyvning sted ikke bare for hver enkelt celle for seg, men også eventuelt også med forskjellige tidsavstander. Ved sunne, normalt arbeidende celler finner dette fortrinnsvis sted hver eller annenhver måned, mens det ved dårlig ovnsdrift gjentas med en tidsavstand på 1 - 5 dager utenfor programmet, inntil ovnsdriften blir bedre og tidsintervallene atter kan forlenges. Takket være den separate aktuelle fastleggelse av celletilstanden kan man avstå fra almene tabeller som hverken tar hensyn til celletype eller vedkommende celles spesielle tilstand.
Som det er i og for seg kjent, f.eks. fra publikasjonen EP 0 195 142, kan målingen av AIF3-innholdet erstattes med en temperaturmåling. Dette er ikke bare enklere, men har iboende i seg en temperaturavhengighet av AiF3-innholdet og kan utnyttes direkte.
Som vesentlige parametre for den benyttede modellberegning i henhold til oppfinnelsen tjener mengden av flytende material M og de daglige AIF3-tap v. Disse parametre
beregnes ut fra målinger av konsentrasjonen c og tilførselen z av AIF3i elektrolytten i et tidsrom t1på fortrinnsvis 10-60 dager, særlig 20 - 30 dager. Tidsrommet t1er på den ene side så kort at den spesielle tilstand for en bestemt celle kan aktuelt fastlegges, men på den andre side så lang at tilfeldige kortvarige forandringer uten sammenheng, ikke vil gjøre seg gjeldende.
Beregnet badmasse M og daglig AIF3-tap v tas inn i modellberegningen og gjennom-regnes med tidsforskyvninger ZV på fortrinnsvis 1-10 hele dager. Det beste sett av parameterverdier velges så ut i samsvar med i og for seg kjente statistiske kriterier, og tilførselen z av AIF3beregnes under forutsetning av et AIF3-innhold c på mellom 10 og 15 vekt-%. Det forutsatte AIF3-innhold c retter seg etter den elektrolysetemperatur som anses som optimal. Denne kan f.eks. oppnås ved ca. 12 vekt-% aluminiumfluorid. Det beste parametersett som også inneholder tidsforskyvningen ZV, anvendes i de neste n dager for tilførselen av aluminiumfluorid. Herunder anvendes da følgende formel:
z = M • (cs - cm) + n • v
hvor M er badmassen, cs er den tilsiktede verdi for AIF3-innholdet, cm er øyeblikksverdien for AIF3-innholdet og v det daglige tap av AIF3. Hvis den tilsiktede verdi cs nøyaktig tilsvarer øyeblikksverdien cm, så må bare tapene erstattes.
Tidsrommet på n dager bør som regel ikke være større enn tidsrommet t1hvor grunnlaget for beregningen av parametrene blir målt. Dette tidsrom blir korrigert med tidsforskyvningen ZV.
Ved hjelp av en modifisert formel kan det forutsies hvor høy innholdet cx av aluminiumfluorid skal være i henhold til modellberegningen ved dagen tx. Ved hjelp av en måling utført vedkommende dag t^ kan så modellen utprøves med hensyn til sin duglighet og eventuelt tilpasses.
Hvis det med den ovenfor angitte formel beregnes en negativ verdi for tilsatsen z av AIF3så er badet overmettet med hensyn på aluminiumfluorid og behøver ingen ytterligere tilførsel. Ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen bør det ikke opptre noen - eller bare en liten, overmetning av aluminiumfluorid. Hvis denne skal eller må korrigeres forut for den naturlige innsvingning på grunn av AIF3-tapet, tilføres et likeledes tidsforsinket virkende motmiddel, slik som f.eks. soda eller natriumfluorid. Tidsforsinkelsen beregnes likeledes i en cellespesifikk modellinnretning. Videre kan en overmetning av aluminiumfluorid korrigeres ved tilpasning av spenningen. Tilførselen av soda finner fortrinnsvis sted i samsvar med formelen:
For bestemmelse av den optimale tidsforskyvning ZV for AIF3-tilførselen z kan også finere verdier som registreres i løpet av dagen, innføres. Da den fastlagte optimale tidsforskyvning ZV for aluminiumfluorid-tilførsel ved hjelp av modellberegningen i de elektrolyseceller som anvendes i aluminiumsindustrien, som regel ligger innenfor området 2-5 dager, og særlig omkring 3 dager, blir i henhold til en videreutviklet utførelsesform av oppfinnelsen del-daglige tidsforskyvninger ZV i dette tidsrom gjennomregnet og oppstilt i en liste for beregning av det beste parametersett. Allerede etter innføring av en desimal etter komma kan grovrasteret for tidsforskyvningen ZV i praksis bringes til den påkrevde finhet.
Modellberegningen for å bestemme den optimale tidsforskyvning ZV og tilsatsen z av aluminiumfluorid kan utvides ved innføring av følgende ytterligere parametre: - Badets overflatenivå. Elektrolyttmassen er åpenbart ikke bare en funksjon av temperaturen, men særlig også av badets overflatenivå, med andre ord avstanden fra
aluminiumoverflaten til elektrolyttens overflate.
- Cellens termiske balanse. Denne balanse angir hvor meget energi som flyter ut gjennom bunnen, sideveggene, kapslingen og elektrodene. Ved strømgjennom-gangen opprettholdes ikke bare en elektrokjemisk prosess, men også varme utvikles
pga. elektrolyttens elektriske motstand.
- Spenningsfall. Spenningsfallet i elektrolytten avhenger av antall ioner og deres bevegelighet.
I prinsippet er det uvesentlig hvorledes det påkrevde aluminiumfluorid tilføres. Tidligere ble aluminiumfluoridet tilført sekkvist, men moderne celler arbeider med doseringsutstyr, hvorunder i tiltagende grad også tettstrøms-fremdrift utnyttes. Doseringsutstyret eller doseringsanordningene styres fortrinnsvis fra en prosessdatamaskin og avgir aluminiumfluorid i porsjoner eller kontinuerlig.
Ved utnyttelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan svingningene i elektrolyttens AIF3-konsentrasjon reduseres til et standardavvik på 1 - 2 %, hvilket innenfor et konsentrasjonsområde på 10 - 15 vekt-% aluminiumfluorid, fører til en forenklet prosesstyring og en vesentlig høyere aluminiumproduksjon. Overskridelse av de tilsiktede verdier kan da forhindres, samt også i stor utstrekning tilførsel av motmidler . som soda eller natriumfluorid. Elektrolyttilsatser, slik som litiumfluorid, som ved bestemte anvendelser gjør seg skadelig merkbart, er da ikke nødvendig.
De definerte målestørrelser i henhold til foreliggende oppfinnelse og deres måleenheter er som følger:
c : AIF3-innhold i elektrolytten (vekt-%)
t,: Tidsrom (dager)
z : AIF3-tilførsel (kg/dag)
ZV: Tidsforskyvning (dager)
M : Badmasse (kg)
v : AIF3-tap (tap/dag)
Zs: Soda-tilsats (kg/dag)
n : Antall dager
cs: Tilsiktet verdi av AIF3-innhold (vekt-%)
Utfø relseseksem pel
I vedføyde fig. 1 er et typisk tidsforløp for AIF3-konsentrasjonen (i vekt-%) angitt med de tilsvarende AIF3-tilsatser i kg/dag. Man vil her se sterke svingninger mellom 5 og 15 % AIF3-overskudd, som fremkommer på grunn av elektrolysecellens forsinkede reaksjon på AIF3-tilførselen. I tabell I er resultatet av modellparameterberegningene angitt. For et tidsrom på 50 dager ble AIF3-tapene (v i kg/dag) beregnet for forskjellige tidsforskyvninger (ZV på 1 - 10 dager) ved en forut gitt badmasse på 6000 kg. Det datasett som hadde minst restverdi (ZV = 3 dager og dc(0) = 1,14) ble utvalgt.
I tabell II nedenfor er beregningen av den optimale tilførsel for stabilisering av AIF3-konsentrasjonen angitt.
Her betyr: f Badets nivå (cm)
x Metallnivået (cm)
Tf Badtemperatur (°C)
z, zsfK\ F3- og soda-tilsats (kg/dag)
C AIF3-konsentrasjon (vekt-%)
I vedføyde fig. 2 er tidsforløpet for AIF3-konsentrasjonen (vekt-%) angitt på tilsvarende måte som i fig. 1 etter innføring av modellberegningene (f.o.m. januar). Av denne figur vil det fremgå en vesentlig forbedret tidsstabilitet av verdiene.
Claims (10)
1. Fremgangsmåte for regulering og stabilisering av et AIF3-innhold (c) på minst 10 vekt-% i elektrolyttbadet i en elektrolysecelle for fremstilling av aluminium fra aluminiumoksyd oppløst i en kryolittsmelte,
karakterisert vedat den omfatter trinn hvor: - den spesielle tilstand av en aluminiumelektrolyse-celle, og særlig av dens katodiske karbonkar, analyseres over et visst tidsrom (t,) ut fra i det minste målinger av konsentrasjonen (c) og tilførselsmengdene (z) av AIF3i elektrolytten, - badmassen (M) og de daglige AIF3-tap (v) beregnes, - ved hjelp av modellberegning velges, i samsvar med statistiske kriteria, den optimale tidsforsinkelse (ZV) mellom tilførsel av AIF3og dets virkning i elektrolytten, - for en gitt nominell verdi av AIF3-innhold (c) innenfor et bestemt område, beregnes tilførselsmengdene (z) av AIF3mens det tas hensyn til tidsforsinkelsen (ZV), og - AIF3tilføres porsjonsvis eller kontinuerlig.
2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,
karakterisert vedat analysen av en aluminiumcelles spesielle tilstand og bestemmelsen av den optimale tidsforsinkelse (ZV) gjentas hver eller annenhver måned for en normalt arbeidende celle, og med et tidsmellomrom på 1 - 5 dager utenfor prosessprogrammet for en celle med dårlig ovnsdrift.
3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2,
karakterisert vedat AIF3-innholdet måles ved å måle temperaturen.
4. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-3,
karakterisertvedat badmassen (M) og de daglige AIF3-tap (v) beregnes ut fra målinger av konsentrasjonen (c) og tilførselsmengdene (z) av AIF3i elektrolytten over et tidsrom (t,) på 10 - 60 dager, fortrinnsvis 20 - 30 dager, idet tidsforsinkelser (ZV) på fortrinnsvis 1-10 hele dager føres inn i modellberegningen og det beste parametersett velges ut i samsvar med statistiske kriterier, og tilførselsmengden (z) av AIF3beregnes under forutsetning av et AIF3-innhold på mellom 10 og 15 vekt-%.
5. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-4,
karakterisert vedat tilførselsmengden (z) av AIF3for de neste n dager beregnes under anvendelse av det beste parametersett innbefattet tidsforsinkelsen (ZV), ut fra formelen:
hvor M er badmassen, cs er den nominelle verdi for AIF3-innholdet, cm er øyeblikksverdien av AIF3-innholdet og v angir det daglige AIF3-tap.
6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5,
karakterisert vedat i tilfellet av en negativ verdi for tilførselsmengden (z) av AIF3, bevirkes nøytralisering med soda eller natriumfluorid, eller ved regulering av spenningen.
7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6,
karakterisert vedat soda tilsettes i samsvar med formelen:
8. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-7,
karakterisert vedat det i modellberegningen for bestemmelse av den optimale tidsforsinkelse (ZV) for tilførsel av AIF3innføres forfinende verdier som også omfatter deler av dager, fortrinnsvis innenfor et område på 2 - 5 dager.
9. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 4 - 8,
karakterisert vedat nivået av badet i aluminium-elektrolysecellen, cellens termiske balanse og/eller dens spenningsfall trekkes inn som forfining i modellberegningen for bestemmelse av tidsforsinkelsen (ZV) og tilførselsmengden (z) av AIF3.
10. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1 - 9,
karakterisert vedat AIF3tilføres sekkvis eller ved hjelp av en doserings-innretning styrt fra en prosessdatamaskin.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH152790 | 1990-05-04 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO911708D0 NO911708D0 (no) | 1991-04-30 |
| NO911708L NO911708L (no) | 1991-11-05 |
| NO304748B1 true NO304748B1 (no) | 1999-02-08 |
Family
ID=4212527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO911708A NO304748B1 (no) | 1990-05-04 | 1991-04-30 | Fremgangsmaate for regulering og stabilisering av AlF3-innhold i en aluminiumelektrolysecelle |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5094728A (no) |
| EP (1) | EP0455590B1 (no) |
| AU (1) | AU643006B2 (no) |
| CA (1) | CA2041440A1 (no) |
| DE (1) | DE59105830D1 (no) |
| ES (1) | ES2075401T3 (no) |
| IS (1) | IS1632B (no) |
| NO (1) | NO304748B1 (no) |
| ZA (1) | ZA913260B (no) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19805619C2 (de) | 1998-02-12 | 2002-08-01 | Heraeus Electro Nite Int | Verfahren zur Regelung des AlF¶3¶-Gehaltes in Kryolithschmelzen |
| FR2821364B1 (fr) * | 2001-02-28 | 2004-04-09 | Pechiney Aluminium | Procede de regulation d'une cellule d'electrolyse |
| FR2821363B1 (fr) * | 2001-02-28 | 2003-04-25 | Pechiney Aluminium | Procede de regulation d'une cellule d'electrolyse |
| EP1344847A1 (de) * | 2001-12-03 | 2003-09-17 | Alcan Technology & Management AG | Regulierung einer Aluminiumelektrolysezelle |
| CA2901615C (en) * | 2013-03-13 | 2018-01-02 | Alcoa Inc. | Systems and methods of protecting electrolysis cell sidewalls |
| CN104451779B (zh) * | 2014-12-17 | 2017-01-18 | 湖南创元铝业有限公司 | 铝电解槽氟化铝控制方法 |
| WO2020190271A1 (en) * | 2019-03-16 | 2020-09-24 | General Electric Company | System and method for controlling of smelting pot line |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3380897A (en) * | 1964-11-16 | 1968-04-30 | Reynolds Metals Co | Method of determining ore concentration |
| US3471390A (en) * | 1965-03-24 | 1969-10-07 | Reynolds Metals Co | Alumina concentration meter |
| NO166821C (no) * | 1985-02-21 | 1991-09-04 | Aardal & Sunndal Verk As | Fremgangsmaate for styring av aluminiumoksyd-tilfoerselen til elektrolyseovner for fremstilling av aluminium. |
| EP0195142B1 (en) * | 1985-03-18 | 1988-09-07 | Alcan International Limited | Controlling alf 3 addition to al reduction cell electrolyte |
| FR2581660B1 (fr) * | 1985-05-07 | 1987-06-05 | Pechiney Aluminium | Procede de regulation precise d'une faible teneur en alumine dans une cuve d'electrolyse ignee pour la production d'aluminium |
| US4654130A (en) * | 1986-05-15 | 1987-03-31 | Reynolds Metals Company | Method for improved alumina control in aluminum electrolytic cells employing point feeders |
| US4814050A (en) * | 1986-10-06 | 1989-03-21 | Aluminum Company Of America | Estimation and control of alumina concentration in hall cells |
| FR2620738B1 (fr) * | 1987-09-18 | 1989-11-24 | Pechiney Aluminium | Procede de regulation de l'acidite du bain d'electrolyse par recyclage des produits fluores emis par les cuves d'electrolyse hall-heroult |
-
1991
- 1991-04-24 EP EP91810305A patent/EP0455590B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-24 DE DE59105830T patent/DE59105830D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-04-24 ES ES91810305T patent/ES2075401T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-29 CA CA002041440A patent/CA2041440A1/en not_active Abandoned
- 1991-04-29 US US07/693,939 patent/US5094728A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-04-29 AU AU76015/91A patent/AU643006B2/en not_active Ceased
- 1991-04-30 ZA ZA913260A patent/ZA913260B/xx unknown
- 1991-04-30 NO NO911708A patent/NO304748B1/no not_active IP Right Cessation
- 1991-05-02 IS IS3698A patent/IS1632B/is unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2041440A1 (en) | 1991-11-05 |
| DE59105830D1 (de) | 1995-08-03 |
| AU643006B2 (en) | 1993-11-04 |
| US5094728A (en) | 1992-03-10 |
| AU7601591A (en) | 1991-11-07 |
| NO911708D0 (no) | 1991-04-30 |
| ES2075401T3 (es) | 1995-10-01 |
| IS1632B (is) | 1996-07-19 |
| EP0455590A1 (de) | 1991-11-06 |
| EP0455590B1 (de) | 1995-06-28 |
| NO911708L (no) | 1991-11-05 |
| ZA913260B (en) | 1992-01-29 |
| IS3698A7 (is) | 1991-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101109092A (zh) | 铝电解槽能量平衡控制方法 | |
| US3294656A (en) | Method of producing aluminium | |
| CA2917342C (en) | Electrolyte for obtaining melts using an aluminum electrolyzer | |
| NO304748B1 (no) | Fremgangsmaate for regulering og stabilisering av AlF3-innhold i en aluminiumelektrolysecelle | |
| Kolås et al. | Bath temperature and AlF3 control of an aluminium electrolysis cell | |
| CN101255574A (zh) | 一种铝电解用钾盐体系电解质 | |
| US4654129A (en) | Process for accurately maintaining a low alumina content in an electrolytic smelting cell for the production of aluminum | |
| US4135994A (en) | Process for electrolytically producing aluminum | |
| US6183620B1 (en) | Process for controlling the A1F3 content in cryolite melts | |
| US4867851A (en) | Process for regulating the acidity of all-Heelectrolytic cells | |
| AU2002242786B2 (en) | Method for regulating an electrolysis cell | |
| CN105803490A (zh) | 一种用于铝电解的电解质组合物 | |
| Tabereaux et al. | Sodium in aluminum metal of operating prebake cells: confirmation and new findings | |
| Kolås | Defining and verifying the “correlation line” in aluminum electrolysis | |
| US4437950A (en) | Method of controlling aluminum electrolytic cells | |
| US5114545A (en) | Electrolyte chemistry for improved performance in modern industrial alumina reduction cells | |
| AU2002238696B2 (en) | Method for regulating an electrolytic cell | |
| Tabereaux | Low voltage anode effects and unreported PFC emissions | |
| Haarberg et al. | Current efficiency for aluminium deposition from molten cryolite-alumina electrolytes in a laboratory cell | |
| NO123249B (no) | ||
| Tabereaux et al. | Lithium-Modified Low Ratio Electrolyte Chemistry for Improved Performance in Modern Reduction Cells | |
| US3518172A (en) | Process for the electrolysis of aluminum chloride | |
| CA1114769A (en) | Process for electrolytically producing aluminum | |
| RU2359071C2 (ru) | Способ эксплуатации электролизера для производства алюминия | |
| CA1193573A (en) | Method of stably operating aluminum electrolytic cell |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |
Free format text: LAPSED IN OCTOBER 2003 |