Способ управления питанием глиноземной алюминиевого электролизера и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом креолит-глиноземных расплавов. Целью изобретения является снижение энергозатрат. В способе цель достигается использованием измерения теплового потока от корки и электролита путем измерения температуры над коркой, сравнения ее с заданной и управления по знаку приращения температуры. В устройстве цель достигается тем, что в качестве датчика использован термоэлемент, а блок управления выполнен в виде реле и таймеров, при этом датчик соединен с катушкой реле, а нормально замкнутый контакт реле соединен через клемму с таймером пробойника, а нормально разомкнутый контакт реле соединен через клемму с таймером дозатора. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом криолит-глиноземных расплавов.

Известен способ автоматического питания глиноземом алюминиевых электролизеров (патент Франции N 1495653), включающий следующие операции: пробивку корки электролита и ввод глинозема в электролизер через определенные промежутки времени.

Недостатками этого способа являются повышенные энергозатраты и нестабильность процесса питания за счет отсутствия дозировки глинозема.

Известно устройство для питания глиноземом алюминиевых электролизеров (патент Франции N 1495653).

Недостатком этого устройства является нестабильность процесса питания за счет постоянной работы механизмов пробивки корки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления загрузкой глинозема в электролизер для производства алюминия [1] включающий контроль состояния корки по изменению сопротивления при контакте пробойника с электролитом.

Недостатком прототипа является повышенные энергозатраты вследствие постоянной работы пробойника.

Из известных наиболее близким по технической сущности является устройство управления загрузки глинозема в электролизер для производства алюминия [1] включающее коркопробивающий механизм, дозирующий механизм и датчик контакта с электролитом.

Недостатками этого устройства являются повышенные энергозатраты и значительный износ механизмов пробивки корки вследствие непрерывной работы.

Целью изобретения является сокращение расхода энергии.

Цель достигается тем, что в способе управления питанием глиноземом алюминиевого электролизера, включающем пробивку корки электролита, загрузку глинозема, контроль состояния корки электролита и подачу питания по результатам контроля, при этом измеряют температуру над коркой, сравнивают ее с заданной по технологии и, если измеренная температура равна или ниже заданной, пробивают корку, а если измеренная температура выше заданной, производят загрузку глинозема.

Цель достигается тем, что в устройстве для управления питанием глиноземом алюминиевого электролизера, содержащем пробойник, дозатор, датчик, характеризующий состояние корки и блок управления, в качестве датчика использован термоэлемент, а блок управления выполнен в виде реле и таймеров, при этом датчик соединен с катушкой реле, а нормально замкнутый контакт реле соединен через клемму с таймером пробойника, а нормально разомкнутый контакт реле соединен через клемму с таймером дозатора.

Цель достигается также в случае применения в устройстве реле, соединяющего источник питания с входом таймера через нормально замкнутый контакт, что позволяет прекращать работу механизма пробойника только после отработки полного цикла.

Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от прототипа механизмы пробойника работают только, если под пробойником отсутствует отверстие в корке электролита. И так как время образования корки больше интервала между циклами питания электролизера глиноземом, то расход энергии будет ниже, чем в случае использования прототипа, а также снизится износ механизмов пробойника.

Введение в схему управления дополнительного реле позволяет отключать механизм пробойника, когда наконечник пробойника находится в нижнем положении, в зоне высоких температур, и, следовательно, снизить его износ из-за коррозии.

Расположение датчика вне зоны пробойника приведет к меньшему и более медленному изменению температуры фиксируемой датчиком и, следовательно, к снижению надежности работы устройства.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство питания глиноземом электролизера, где: 1 бункер для глинозема; 2 термоэлемент; 3 защитный кожух пробойника; 4 пробойник; 5 дозирующее устройство; 6 исполнительный механизм дозатора; 7 исполнительный механизм пробойника; на фиг.2 схема управления питанием глинозема, где: 8 реле; 9 блок управления; 10 таймер пробойника; таймер дозирующего устройства; реле задержки.

Способ осуществляют следующим образом.

На электролизере с обожженными анодами на силу тока 175 кА, оснащенном бункером 1 для глинозема (фиг. 1), установлено устройство для управления питанием глиноземом, включающее термоэлемент 2, прикрепленный к защитному кожуху 3 пробойника на расстоянии 20 мм от пробойника 4, защитный кожух закреплен на бункере, нижний конец термоэлемента находится в зоне между коркой электролита и пробойником 4. Дозирующее устройство 5 прикреплено к бункеру 1, и его работа обеспечивается исполнительным механизмом 6 дозатора, состоящим из пневмоцилиндра, расположенного на бункере 1 и пневмоклапана, расположенного вне электролизера, пробойник 4 прикреплен к бункеру 1, его работа обеспечивается исполнительным механизмом 7 пробойника, состоящим из пневмоцилиндра, расположенного на бункере, и пневмоклапана, расположенного вне электролизера. Вне электролизера в специальном шкафу управления расположены реле 8 (фиг. 2) и блок 9 управления, состоящий из таймеров 10 пробойника, таймеров дозирующего устройства и реле задержки. Термоэлемент соединен проводами с реле 8.

Через каждое устройство автоматического питания глиноземом подается 500 кг глинозема в сутки. Цикл питания равен четырем минутам.

Экспериментально получено, что время зарастания отверстия в корке электролита равно 15 мин. Температура над коркой электролита в зоне пробойника при отсутствии отверстия колеблется от 200 до 250^оС, а в случае, когда корка имеет отверстие, температура в зоне пробойника достигает 500^оС.

Термодатчик, характеризующий состояние корки, настроен на температуру 300^оС.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент работы отверстие в корке электролита отсутствует, температура, фиксируемая датчиком, равна 220^оС, при этом сигнал от датчика (фиг. 1) поступает на реле 8 (фиг.2) и оно своими нормально замкнутыми контактами соединяет источник питания с таймером 10 механизма пробойника, а своими нормально разомкнутыми контактами разрывает цепь подачи питания на таймеры дозирующего устройства. При этом подается сигнал питания на исполнительные механизмы 7 пробойника и происходит пробивка корки.

После пробивки отверстия температура над коркой возросла до 500^оС и при этом термоэлемент за 3 с нагрелся до 300^оС, при этом сигнал от датчика поступил на реле 8 и оно своими нормально замкнутыми контактами разорвало цепь подачи питания на таймеры 10 механизма пробойника, а своими нормально разомкнутыми контактами соединяет источники питания с таймерами дозирующего устройства, при этом пробой корки не производится, а дозирующее устройство 5 (фиг.1) будет работать в соответствии с заданным на таймере (фиг.2) циклом.

Невозможность срабатывания пробойника в период нагрева термоэлемента с 220 до 300^оС предусмотрена в заданном на таймере циклом (выдержка пробойника в верхнем положении 10 с).

Предлагаемое изобретение позволяет сократить количество срабатываний механизма пробойника и исключать случаи, когда глинозем не поступает в электролит из-за отсутствия отверстия в корке электролита.

Основными технико-экономическими преимуществами предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом являются: снижение электрозатрат из-за уменьшения количества срабатываний механизма пробойника; снижение износа пробойников и механизмов пробойников, что позволяет снизить количество обслуживающего персонала.

Формула изобретения

1. Способ управления питанием глиноземом алюминиевого электролизера, включающий пробивку корки электролита, загрузку глинозема, контроль состояния корки электролита и подачу глинозема по результатам контроля, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода энергии, замеряют температуру над коркой электролита, сравнивают ее с заданной по технологии и, если измеренная температура равна или ниже заданной, пробивают корку, а если измеренная температура выше заданной, производят загрузку глинозема.

2. Устройство для управления питанием глиноземом алюминиевого электролизера, содержащее пробойник, дозатор, датчик, характеризующий состояние корки и блок управления, отличающееся тем, что, с целью снижения расхода энергии, в качестве датчика используют термоэлемент, а блок управления выполнен в виде реле и таймеров, при этом датчик соединен с катушкой реле, а нормально замкнутый контакт реле соединен через клемму с таймером пробойника, а нормально разомкнутый контакт реле соединен через клемму с таймером дозатора.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно содержит реле для соединения источника питания с входом таймера через нормально замкнутый контакт.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2