Способ управления электролизером
Изобретение относится к способам управления процессом электролиза, преимущественно для электрохимической системы анод-катод с нестационарными оптическими свойствами. Цель изобретения - увеличение выхода по току, повышение производительности. Существо изобретения заключается в том, что направляют пучок света от источника 9 на поверхность электролита 6. Пучок света, отражаясь от поверхности жидкого металла 4, попадает на фотодетектор 10, который преобразует его в пропорциональный электрический сигнал. Этот сигнал поступает на вход дифференцирующего усилителя 13. После вторичного дифференцирования сигнала на усилителе 14 он подступает на вход компаратора 15. Сигналы с выхода компаратора 15 и усилителя 13 поступают на входы системы 11 коммутации , которая производит временную коррекцию импульсов тока, подаваемых на анод 5 и катодный тигель 3. 2 ил., 1 табл. с $ (Л ю со 00. ю О5 го
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (gg 4 С 25 С 7/06 ккоющ д
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3974723/22-02 (22) 11. 11..85 (46) 23.03.87. Бюл. М 11 (71) Уральский политехнический институт им. С,И.Кирова (72) С.Л,Гольдштейн и Е.Б.Солонин (53) 621.357.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 794092, кл..С 25 С 3/06, 1981. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОМ (57) Изобретение относится к способам управления процессом электролиза, преимущественно для электрохимической системы анод-катод с нестационарными оптическими свойствами, Цель изобретения — увеличение выхода по току, повышение производительности. Суще„„SU„„1298262 А ) ство изобретения заключается в том, что направляют пучок света от источника 9 на поверхность электролита 6.
Пучок света, отражаясь от поверхности жидкого металла 4, попадает на фотодетектор 10, который преобразует его в пропорциональный электрический сигнал. Этот сигнал поступает на вход дифференцирующего усилителя 13. После вторичного дифференцирования сигнала на усилителе 14 он поступает на вход компаратора 15 ° Сигналы с выхода компаратора 15 и усилителя 13 по ступают на входы системы 11 коммутации, которая производит временную коррекцию импульсов тока, подаваемых на анод 5 и катодный тигель 3. 2 ил., 1 табл.
1298262
Изобретение относится к электролизу высокотемпературных систем с оптически прозрачным электролитом, содержащим ионы тугоплавких металлов, и с жидкометаллическим катодом, в частности к электролизу с автоматической коррекцией частоты и скважности прерываний тока.
Цель изобретения — увеличение выхода металла по току и повьппение про- 10 изводительности.
На фиг. 1 представлена схема установки, при помощи которой реализуется способ; на фиг. 2 — временные диаграммы работы установки. 15
Установка включает корпус 1, крышку 2, катодный тигель 3 с нижним токоподводом и жидким металлом 4, кольцевой анод 5, оптически прозрачный расплав-электролит 6, смотровые окна 7 и 8, источник 9 света, фотодетектор 10, систему 11 коммутации, источник 12 поляризующего тока, дифференцирующие усилители 13 и 14 и
* омпаратор 15, I
Испускаемый источником 9 света световой пучок отражается от поверхности жидкого металла 4 и попадает на фотодетектор 10, который преобразует его в пропорциональный электрический сигнал. Этот сигнал поступает на вход дифференцирующего усилителя 13, напряжение с выхода которого, пропор35 циональное скорости изменения интенсивности отраженного пучка, поступает на входы системы 11 коммутации и дифференцирующего усилителя 14.
Вторичное дифференцирование интенсив-4„ ности и определение знака второй производной при помощи компаратора 15 необходимо для устранения неоднозначности, так как напряжение — аналог скорости изменения интенсивности — 45 совпадает с пороговыми значениями дважды за один период (фиг. 2). Включение тока производится при положительном знаке второй производной, а включение — при отрицательном. Поляризующий ток подается с источника 12. Установление напряжений-аналогов пороговых значений отклика осуществляется при помощи задатчиков, входящих в состав системы 11 коммутации. Эта система осуществляет сравнение текущего и пороговых значений отклика и вырабатывает управляющие источником 12 тока сигналы.
Работу установки поясняют временные диаграммы на фиг. 2, где i — ток электролиза, V — напряжение-аналог интенсивности отраженного пучка, вырабатываемое фотодетектором 10
V — .напряжение-аналог скорости ее г изменения, формируемое дифференцирующим усилителем 13, V — выходной сигнал компаратора, указывающий .на знак второй производной интенсивности: высокий уровень сигнала соответствует положительным значениям второй производной, низкий уровень — отрицательным.
Производят электрохимическое осаждение циркония на жидкий цинк из хлоридно-фторидного электролита. Корпус ячейки имеет кварцевые смотровые окна, катодный тигель состоит из окиси бериллия. Катодом служит жидкий цинк марки ч, кольцевым анодом — металлический цирконий. Рабочий расплав:
КС1-NaC1 25 мас.%, К ZrF массой 50 г и объемом 30,5 см . Квалификация солей КС1, NaC1 х.ч., К srF ч. Электролиз проводят при темйературе оптической прозрачности электролита (730 С) в атмосфере очищенного аргона.
Функцию системы коммутации и источника.поляризующего тока выполняет лабораторный пульсатор ЛП-1, источником света служит универсальный монохроматор УМ-2. Фотодетектор выполнен на базе фоторезистора СП-3-5 и усилителя постоянного тока на микросхеме К140 УД17. Дифференцирующие усилители выполнены в соответствии со стандартной схемотехникой. Каждый усилитель снабжен дополнительно входным сглаживающим фильтром. В качестве компаратора используют интегральный компаратор К554СА3.
Электролиз при каждом импульсе проводят до момента достижения порогового значения скорости спада интенсивности, а паузу — до момента достижения порогового значения скорости ее возрастания, при этом пороговые значения скорости изменения интенсивности отраженного пучка определяют предварительно для каждой конкретной электрохимической системы, причем сначала подбирают пороговое значение скорости спада интенсивности из условия достижения максимального выхода металла по току, а затем определяют пороговое значение скорос1298262 лиза
Zn+12 мас.Ж Ег
Еп+20 мас.Ж Zr
Показатель
Известная Предлагаемая Известная Предлагаемая
Выход металла по току
83 2
70+2
75 2
620+10
710+10
Да
Да ти ее возрастания иэ условия дос-,ижения максимальной скорости процесса электролиза при сохранении достигнутого выхода по току.
Пороговые значения 7„ и Ч„ ско61 2 рости изменения интенсивности определяют следующим образом. Вначале V, устанавливают равным нулю и осуще. ствляют подборку 7„ путем поиска 10 максимума функции 7 = g(V„ ), где 1 — выход по току. Значения q определяют по приращению веса катода и количеству пропущенного электричества. Затем увеличивают 7„, и фиксиру- 15 ют среднюю плотность тока, определяющую скорость электролиза. При этом контролируют выход по току с целью не допустить ухода его от достигнутого значения. Оптимальное значение 20
U„, фиксируют при достижении максимальной средней плотности тока.
Параметры отраженного пучка регистрируют при помощи самописца, подключенного к выходу фотодетектора.
Среднюю плотность тока определяют как отношение количества пропущенного электричества к времени электроСредняя плотность тока з., мА/см ч 90+10
Компактность продукта Да
Таким образом, способ питания электролизера пульсирующим током, подаваемым на электроды, обеспечивающий автоматическую коррекцию частоты и скважности импульсов тока за счет регистрации скорости изменения интенсивности светового пучка и переключения тока в моменты достижения ею оптимальных пороговых значений, позволяет расширить номенклатуру электрохимических систем, допускаю4 и площади рабочего элект— рода.
Электролиз проводят для двух раз.личных конечных концентраций Zr в Zn.
В первом случае осуществляют приготовление композиции Zn+12 мас.X Zr ° во втором — Zn+20 мас.X Zr. При приготовлении первой композиции оптические свойства системы воспроизводят от импульса к импульсу с точностью
2-3Х. В случае второй композиции по причине образования труднорастворимой комплексной соли КЕгР воспроизводимость резко ухудшается. Амплитуда максимума интенсивности отраженного пучка уменьшается в 2,2-2,.5 раза по сравнению с начальной. Это обстоятельство обуславливает непримени,мость известного способа для данного случая. Результаты экспериментов
1 представлены в табл. 1. В обоих случаях длительность импульсов в резуль) тате автоматической коррекции меняется в диапазоне 3,8 10 5 с, длительность паузы 0;5-0,7 с. Пороговые значения U, и 7„ лежат в интервалах
1,4-1,6 и 0,5-:0,6 В/с соответственно при амплитуде выходного сигнала фотодетектора 10 В.
I щих использование оптического отклика при коррекции временных параметров воздействия, а также увеличить выход по току и скорость процесса электролиза, чем и достигается цель изобретения. формула изобретения
Способ управления электролиэером преимущественно для электрохимической
1298262
Фиг.2
Составитель А.Абросимов
Редактор Н.Рогулич ТехредМ.Ходанич Корректор М.Шароши
Заказ 863/27 Тираж 613 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4у5
Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 системы анод-катод с нестационарными оптическими свойствами, заключающийся в подаче напряжения на электроцы в импульсном режиме, освещении поверхности катода пучком света и измерении интенсивности отраженного пучка света, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода металла по току и повышения производительности, дополнительно определяют скорость изменения интенсивности отраженного пучка света, по (оторой производят временнуюкоррекцию импульсов напряжения, подав аемых на электроды.
