УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГЛИНОЗЕМА В ЭЛЕКТРОЛИТЕ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
DEVICE FOR DETERMINING CONTENT OF ALUMINA IN ELECTROLYTE OF ALUMINIUM ELECTROLYTIC CELL

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому способу получения алюминия.
Известно устройство-зонд для электрохимического определения концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве (патент US 4450063, опубл. 22.05.1984), отличающееся тем, что рабочие поверхности анода и катода зонда, которые отделены изолятором, лежат на общей поверхности. Элементы зонда - углеродный анод и катод, изолятор из нитрида бора плотно подогнаны без использования углеродсодержащего и огнеупорного цемента.
Недостатком известного устройства для электрохимического определения концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве является низкий уровень изоляции боковой части анода и зонда от проникновения расплава в месте его механического контакта с нитридом бора, что приводит к снижению точности измерений.
Известно устройство измерения концентрации глинозема в расплавленном электролите (патент US 6010611, опубл. 04.01.2000). Предлагаемое устройство представляет собой датчик - электродную сборку, содержащую анод и катод, который расположен коаксиально относительно друг друга и изолирован нитридом бора. Анод размещен внутри катода и изготовлен из графита. Электронный блок управления и регистрации содержит автономный источник электропитания, управляемый источник напряжения, регистратор силы тока и напряжения. В рабочей части датчика, предназначенной для погружения в расплавленный электролит, анод не защищен изоляцией. Анод выполнен из углерода и имеет удлиненную цилиндрическую форму с отношением длины к диаметру больше чем 2,0.
Недостатком известного устройства является то, что при проведении измерений концентрации глинозема в электролите при анодном эффекте на электродной сборке устройства происходит окисление боковой поверхности углеродного анода удлиненной цилиндрической формы вследствие ее незащищенности, при этом расстояние между анодом и катодом электродной сборки постоянно изменяется. Кроме этого, слишком большое расстояние между анодными и катодными поверхностями является причиной большой омической составляющей напряжения при прохождении тока через электродную сборку и приводит к погрешности измерений. Также в известном устройстве не предусмотрены регистрация и компенсация омической составляющей напряжения в электролите между анодом и катодом электродной сборки (I·R), что также приводит к увеличению ошибки измерения.
Известен датчик концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве (авторское свидетельство SU 1673645, опубл. 03.08.1991), действие которого основано на измерении значений ЭДС гальванического элемента и определение концентрации глинозема в электролите через уравнение Нернста, включающего электрод сравнения и измерительный электрод.
Известно принятое в качестве прототипа устройство для определения концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве (патент RU 2370573, опубл. 20.10.2008),
содержащее датчик с анодом и катодом, расположенными коаксиально относительно друг друга и изолированными друг от друга изоляцией из пиролитического нитрида бора, причем анод расположен внутри катода и изготовлен из графита, электронный блок управления и регистрации, содержащий автономный источник электропитания, управляемый источник напряжения, регистратор силы тока и напряжения, изоляция выполнена в виде изоляционного покрытия, толщина изоляционного покрытия составляет не менее 1 мм, нанесенного методом химического осаждения из газовой фазы на боковую поверхность анода, электронный блок управления и регистрации снабжен управляемым генератором переменных высокочастотных сигналов, выход которого соединен с анодом датчика, а вход - с управляемым источником напряжения.
Датчик сложен в изготовлении в связи с необходимостью нанесения изоляционного слоя из нитрида бора, а при недостаточной толщине изоляционного слоя определение концентрации глинозема путем инициации анодного эффекта может вызвать локальное разрушение датчика.
Техническим результатом устройства является повышение оперативности определения концентрации глинозема в расплаве промышленного алюминиевого электролизера без отбора контрольных проб.
Технический результат достигается тем, что устройство снабжено низкочастотным электрофильтром и графитовым датчиком, а автономный источник напряжения переменного тока выполнен с возможностью подачи напряжения переменного тока в цепь графитовый датчик - катодная шина, при этом выход низкочастотного электрофильтра подключен к регистратору напряжения постоянного тока, а вход соединен с автономным источником напряжения переменного тока.
Сущность технического решения изображена на фиг. 1.
Устройство для определения концентрации глинозема в электролите 4 алюминиевого электролизера, включающего также анод 1, катод 2, катодную шину 3 и слой расплавленного алюминия 5, снабжено регистратором напряжения постоянного тока с градуировкой 9, низкочастотный электрофильтр 8, графитовый датчик 6 и автономный источник напряжения переменного тока 7, при этом предусмотрена возможность подачи напряжения переменного тока в цепь «графитовый датчик 6 - катодная шина 3», выход низкочастотного электрофильтра 8 подключен к регистратору напряжения постоянного тока с градуировкой 9, а вход соединен с автономным источником напряжения переменного тока 7.
Пример работы устройства для определения концентрации глинозема в электролите алюминиевого электролизера.
Графитовый датчик 6 погружают в электролит 4, в цепь «датчик 6 -катодная шина 3» подают напряжение переменного тока от источника 7 и измеряют постоянную составляющую падения напряжения в цепи «датчик 6 - катодная шина 3» при помощи регистратора напряжения постоянного тока 9, подключенного через низкочастотный электрофильтр 8.