Способ контроля технологических параметров электролитического получения магния в поточной линии

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при электролитическом получении магния. Техническим результатом изобретения является непрерывный контроль выхода по току и оперативное определение эффективности работы каждого электролизера в поточной линии и поточной линии в целом. Способ включает измерение температуры и содержания хлористого магния в электролите и определение выхода по току по всем электролизерам поточной линии. Измерение температуры и содержания хлористого магния в электролите осуществляют установленными на входе каждого электролизера поточной линии и на выходе последнего механически извлекаемыми в заданном режиме пробоотборниками с термопарами, соединенными с электронным блоком для анализа скорости охлаждения пробы электролита. Выход по току на каждом электролизере определяют по формуле. 2 ил.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при электролитическом производстве магния.

При электролитическом получении магния из хлоридных расплавов осуществляют контроль рабочей температуры электролита, содержание хлористого магния в расплаве и выхода по току на каждом электролизере, делая на основании этих измерений определенные заключения об эффективности работы электролизера (М.М.Ветюков, А.М.Цыплаков, С.Н.Школьников Электрометаллургия алюминия и магния. М.: Металлургия, 1987, с.300-305).

Контроль рабочей температуры электролита осуществляют с помощью переносного гальванометра и термопар или же с помощью стационарно установленных в электролизерах термопар, подключенных к центральному пульту.

Содержание хлористого магния в расплаве определяют путем периодического отбора проб электролита с последующей передачей их в заводскую лабораторию на химический анализ. Изменение содержания хлористого магния в электролите за определенные промежутки времени (так называемая "сработка" хлористого магния) позволяет судить о том, насколько успешно работает данный электролизер.

Недостатком данного способа контроля является то, что информация о содержании хлористого магния в электролите поступает в цех примерно через сутки, в лучшем случае через несколько часов после отбора проб. Выход по току, определяемый на каждом электролизере за сутки по вылитому металлу, не может быть поэтому оперативно увязан с динамикой изменения содержания хлористого магния в данном электролизере, а следовательно, и не может быть использован для оперативного регулирования технологического режима.

Таким образом, применяемые методы контроля и используемые для измерений приборы не позволяют обеспечить непрерывный и автоматизированный контроль процесса электролиза.

Известен способ контроля технологических параметров электролитического получения магния в поточной линии, включающий измерение температуры и содержания хлористого магния в электролите и определение выхода по току по всем электролизерам поточной линии. (Лебедев О.А. Производство магния электролизом. М.: Металлургия, 1988, с. 227-228).

Этот способ контроля не эффективен, поскольку практически невозможно оперативно определить, как успешно работает тот или иной отдельно взятый электролизер в потоке: какой на нем выход по току, какая на нем истинная рабочая температура электролита, поскольку поток до определенной степени нивелирует температуру по всем электролизерам, а учет количества извлекаемого металла осуществляется суммарно по всем электролизерам по металлу, выливаемому из разделительного миксера в конце потока, т.е. этот показатель также усредняется. Этот способ принят за прототип.

Задачей изобретения является создание непрерывного автоматизированного контроля технологических параметров и наиболее важного из них - выхода по току при электролитическом получении магния в поточной линии, который позволяет оперативно определить насколько успешно работает каждый электролизер поточной линии и в целом вся поточная линия.

Техническое решение поставленной задачи заключается в том, что в способе контроля технологических параметров электролитического получения магния в поточной линии, включающем измерение температуры и содержания хлористого магния в электролите и определение выхода по току по всем электролизерам поточной линии, измерение температуры и содержание хлористого магния в электролите осуществляют установленными на входе каждого электролизера поточной линии и на выходе последнего механически извлекаемыми в заданном режиме пробоотборниками с термопарами, соединенными с электронным блоком для анализа скорости охлаждения пробы электролита и определяют выход по току на каждом электролизере по формуле:

,

где η - выход по току на данном электролизере, %;

а - разность содержания хлористого магния на входе и выходе данного электролизера, %;

ηΣ - выход по току в среднем по всем электролизерам поточной линии, %.

b - разность содержания хлористого магния на входе головного электролизера и на выходе из последнего электролизера, отнесенная к числу электролизеров в потоке, %;

На фиг.1 показана схематично поточная линия.

На фиг.2 показан пример выполнения устройства для осуществления способа.

Способ контроля технологических параметров электролитического получения магния в поточной линии и последующего определения выхода по току на каждом электролизере основан на отборе проб электролита в электролизерах 1-11 в точках "а" и последующем снятии кривых охлаждения проб с фиксацией рабочей температуры электролита и температуры ликвидуса. Далее по температуре ликвидуса прибор определяет содержание хлористого магния на входе и выходе каждого электролизера, т.е. "сработку" хлористого магния в электролизере.

Результаты измерений поступают на центральный пульт 12, на котором определяется выход по току на каждом электролизере и в целом по поточной линии.

Центральный пульт состоит из электронных блоков 13, 14, коммутатора с обегающим устройством 15.

Способ осуществляется следующим образом.

В точках "а" поточной линии размещен тигель-пробоотборник 16, объединенный с малооперационной термопарой 17, которая через тягу 18 соединена со штоком 19 пневмоцилиндра 20. Пневмоцилиндр управляется пневмосистемой 21, которая связана электрически с электронным блоком 14 и коммутатором 15.

Пробоотборник 16 постоянно находится погруженным в расплав. По команде с коммутатора 15 пневмосистема 21 дает команду на извлечение пробоотборника 16 из расплава. Сигнал отдатчика 17 поступает на блок 14, где фиксируется температура в ванне и выдается анализ кривой охлаждения пробы электрода и обработка полученных данных. Полученные результаты поступают на блок 13, где подсчитываются выходы по току на отдельных электролизерах.

Пример расчета выхода по току

На центральном пульте с помощью данных по изменению концентрации MgCl₂ в различных электролизерах поточной линии и суммарному количеству металла, полученного в целом по всему потоку, подсчитывается выход по току на отдельных электролизерах.

Пусть в поточной линии имеется 30 электролизеров: 3 рафинировочных и 27 проточных. Выход по току определяется по всем 30 электролизерам.

Если в начале потока концентрация MgCl₂ в электролите составляла 18%, а в конце 7%, то, следовательно, в среднем падение концентрации MgCl₂ на один электролизер составит:

Выход по току в среднем по потоку составляет, например, ηΣ=80%.

Получается своего рода реперная точка:

0,367% MgCl₂ 80%

b ηΣ

Эту точку можно получить среднестатистически, обработав данные по "b" и "ηΣ" за длительный период.

Далее, определяя "а" с помощью датчиков и прибора, можно фиксировать выход по току на отдельных электролизерах.

Если на каком-либо электролизере замеры "а" дадут величину "b", т.е. 0,367%, это означает, что выход по току на этом электролизере находится на среднесерийном уровне.

Если "а"=0,385%, выход по току на этом электролизере составляет: ; если "а"=0,351%, то: и т.д.

Значения выхода по току, получаемые таким образом, величины относительные, но они позволяют четко определить характер изменения выходов по току при перемещении в потоке от ванны к ванне.

На заводе при поточном расположении электролизеров, питающихся карналлитом, состав электролита в последнем электролизере, % (мас.): 7 MgCl₂, 67 KCl, 26 NaCl, что отвечает % (мол.): 5,2 MgCl₂, 63,2 KCl, 31,6 NaCl. В головном электролизере (всего в потоке 30 ванн) концентрация MgCl₂ колеблется от 16 до 20% (мас.): 18 MgCl₂, 59,1 КСl, 22,9 NaCl, что отвечает % (мол.): 13,9 MgCl₂, 57,46 KCl, 28,655 NaCl.

Как следует из тройной диаграммы плавкости системы МgCl₂ - NaCl - KCl (см. Лебедев О.А. Производство магния электролизом. М.: Металлургия, 1988, с.127), приведенной по данным А.И.Ореховой, температура ликвидуса при постоянстве отношения KCl-NaCl для расплава начального состава ~570°С, для конечного ~660-670°С, т.е. Δt составляет 90-100°С при "срабатывании" на 11% (мас.) МgСl₂. Доля 1% МgСl₂ при "сработке" составляет 8,18-9,09°С. Если в потоке имеется 30 электролизеров, то "сработка" MgCl₂ в одной ванне составляет 0,367%, что повышает температуру ликвидуса на 3-3,34°С на каждый электролизер.

Такие величины безусловно легко могут быть зафиксированы вышеуказанным прибором при "обеднении" ванны. Поскольку точность измерения им температуры составляет ±1°, а разрешающая способность прибора 0,1°.

Формула изобретения

Способ контроля технологических параметров электролитического получения магния в поточной линии, включающий измерение температуры и содержания хлористого магния в электролите и определение выхода по току по всем электролизерам поточной линии, отличающийся тем, что измерение температуры и содержания хлористого магния в электролите осуществляют установленными на входе каждого электролизера поточной линии и на выходе последнего механически извлекаемыми в заданном режиме пробоотборниками с термопарами, соединенными с электронным блоком для анализа скорости охлаждения пробы электролита, и определяют выход по току на каждом электролизере по формуле:

где η - выход по току на данном электролизере, %;

а - разность содержания хлористого магния на входе и выходе данного электролизера, %;

- выход по току в среднем по всем электролизерам поточной линии, %;

b - разность содержания хлористого магния на входе головного электролизера и на выходе из последнего электролизера, отнесенная к числу электролизеров в потоке, %.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2