Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ ХЛОРМАГНИЕВОГО СЫРЬЯ

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам и устройствам для контроля технологического процесса получения магния электролизом хлормагниевого сырья в расплавленных солях хлоридов металлов.

Процесс электролиза хлормагниевого сырья в среде расплавленных хлоридов металлов (электролита) происходит при постоянном изменении концентрации хлорида магния и изменении уровня расплава в электролизере за счет электрохимического разложения хлормагниевого сырья на магний и хлор и выборки готового продукта - металлического магния из электролизера. В результате этого концентрация хлорида магния в электролите постоянно уменьшается, поэтому в процессе электролиза приходится периодически подгружать хлормагниевое сырье в расплавленном виде с помощью вакуум-ковша в электролизер. Периодичность загрузки, количество подгружаемого сырья и уровень электролита в электролизере значительно влияют на производительность работы электролизера. На практике значение массовой доли хлорида магния в электролите поддерживают 6-8%, периодичность загрузки устанавливают графиком для каждого электролизера Количество периодически загружаемого в электролизер хлормагниевого сырья контролируют измерением уровня электролита с помощью специального измерительного штыря (одно деление соответствует массе ˜ 200 кг хлорида магния).

Известен способ измерения уровня электролита в электролизере (А.с. СССР №1120171, опубл. 23.10.84 г, БИ №39), состоящий из основной и периодической загрузок расплавленного хлормагниевого сырья в электролизер, установки в электролит уровнемера в виде пьезометрической трубки, заполнения трубки газом в процессе измерения, причем газ, получаемый в процессе электролиза на аноде, подают через нижний конец пьезометрической трубки. При изменении уровня электролита соответственно изменяется и давление внутри пьезометрической трубки. По разности давлений внутри трубки контролируют уровень электролита в электролизере. Это позволяет значительно снизить эксплуатационные и капитальные затраты на обслуживание процесса электролиза.

Недостатком данного способа является то, что заявлен только способ измерения уровня электролита в электролизере и не предусмотрен контроль за осуществлением загрузки сырья в процессе электролиза в зависимости от концентрации хлорида магния в электролите на момент загрузки.

Известен способ контроля технологического процесса магниевого электролизера (а.с. СССР №185491 - основное, опубл. бюл. №31 от 13.08.66. г. и а.с. СССР №569664 - дополн., опубл. бюл. №31 от 25.08.77. г.), включающий загрузку расплавленного хлормагниевого сырья в электролизер, измерение уровня электролита и периодическую регистрацию изменения уровня электролита на диаграммной ленте многоточечного потенциометра, определение по величине угла наклона кривой изменения уровня выход магния по току. Это позволяет увеличить производительность процесса электролиза путем повышения оперативности контроля.

Недостатком данного способа является то, что заявлен только способ измерения уровня электролита в электролизере и не предусмотрен контроль за осуществлением загрузки расплавленного хлормагниевого сырья в процессе электролиза в зависимости от концентрации хлорида магния в электролите на момент загрузки в электролизер. Это приводит к снижению точности и оперативности контроля, к снижению производительности процесса электролиза.

Известен способ контроля концентрации хлорида магния в расплаве электролита магниевого электролизера (а.с. СССР №1302738, опубл. бюл.№3 от 27.01.2000), по количеству общих признаков принятый за ближайщий аналог-прототип и включающий загрузку расплавленного хлормагниевого сырья с периодической загрузкой его в электролизер, измерение уровня электролита, сравнение показаний уровнемера, и по уровню электролита определяют наличие операций "загрузка сырья", извлечение металла из электролизера и количественные показатели, измерение температуры процесса по изменению температуры процесса и от содержания хлорида магния в загружаемом сырье и в электролите определяют количество хлорида магния, поступившего в электролизер. По отношению количества хлорида магния, содержащегося в электролите, к общей массе электролита вычисляют текущее значение концентрации хлорида магния в электролите. Данный способ позволяет достоверно определять операции "загрузка сырья" и "загрузка электролита", количество загруженного в электролизер хлорида магния и за счет этого повысить точность контроля концентрации хлорида магния в общей массе электролита электролизера. Своевременная корректировка состава электролита по хлориду магния позволяет увеличить выход магния и току, т.е. производительность процесса электролиза.

Недостатком данного способа является то, что способ позволяет осуществлять измерение параметров процесса и контроль за этими параметрами, но сложность контроля и большая погрешность измерения не позволяют регулировать параметры процесса и своевременно производить корректировку загружаемого сырья в зависимости от концентрации и уровня. Периодическая загрузка расплавленного хлормагниевого сырья в электролизеры осуществляется с помощью вакуум-ковша приблизительно, загрузка больше нормы приводит к увеличению токовой нагрузки электролизера и перерасходу сырья, загрузка меньше нормы снижает выход магния по току.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет более точно производить контроль за измерением параметров процесса и регулирование отклонения параметров процесса от норм технологического режима. Что позволяет достичь оптимальных показателей работы электролизеров, производить более точный учет количества загружаемого сырья, уменьшить перерасход сырья и тем самым снизить удельный расход расплавленного хлормагниевого сырья (карналлита) на тонну получаемого магния примерно на 0,2 т, увеличить выход магния по току на 1%.

Технический результат достигается тем, что предложен способ регулирования процесса получения магния электролизом хлормагниевого сырья, включающий загрузку расплавленного сырья в электролизер, измерение уровня электролита, измерение концентрации хлорида магния в электролите в процессе электролиза, периодическую загрузку сырья с измерением концентрации хлорида магния в электролите, сравнение данных и выборку металла, новым является то, что после периодической загрузки осуществляют корректирующую загрузку сырья, при этом по величине уровня загрузки, величине концентрации химического анализа периодической загрузки и предыдущей загрузки рассчитывают количество корректирующей загрузки и верхний уровень загрузки сырья и по показанию сигнализатора уровня загружают заданное количество сырья в электролизер.

Кроме того, для расчета количества корректирующей загрузки и верхнего уровня загрузки сырья используют компьютер, в базу данных которого вводят значения уровня и концентрации.

Осуществление контроля за количеством корректирующей загрузки расплавленного хлормагниевого сырья в электролизер и регулирование процесса заливки с помощью сигнализатора уровня позволяет достичь оптимальных показателей работы электролизера, производить более точный учет количества загружаемого сырья, что позволяет уменьшить перерасход сырья и те самым снизить удельный расход расплавленного хлормагниевого сырья (карналлита) на тонну получаемого магния примерно на 0,2 т.

Пример осуществления способа контроля и регулирования процесса получения магния электролизом хлормагниевого сырья.

В электролизер заливают 500 кг расплавленного хлормагниевого сырья, например карналлита, с концентрацией хлорида магния 17%. В электролизер устанавливают уровнемер в виде пьезометрической трубки и подсоединяют его к дифференциатору "Сапфир". Газ от источника барботирует через электролит и в трубке устанавливается давление, пропорциональное гидростатическому давлению столба электролита. Выходной сигнал с уровнемера поступает на вход дифференциатора "Сапфир", затем через контроллер "Ремиконд" в компьютер. В компьютере сигнал обрабатывается и поступает на сигнализатор уровня.

Периодическую заливку осуществляют по графику для каждого электролизера (4 раза в сутки, две основные загрузки и две корректирующие загрузки расплава хлорида магния). Значение массовой доли хлорида магния (концентрация) в электролите поддерживают 6-8%, которую определяют путем забора пробы и химического анализа. В соответствии с графиком отбора проб на химический анализ производят на каждом электролизере через 12 часов, периодическую заливку расплавленного хлормагниевого сырья через 6 часов, причем после отбора проб осуществляют основную дополнительную заливку. А после получения химического анализа производят расчет необходимой загрузки с учетом уже залитого сырья, т.е. осуществляют еще корректирующую заливку сырья. Значение химического анализа вводят в компьютер, который рассчитывает необходимое количество заливаемого сырья при периодической заливке с учетом химического анализа электролита на содержание хлорида магния и массы карналлита, поступившего при основной заливке, и количество заливаемого сырья при корректирующей заливке. Данные с компьютера поступают в контроллер. Программа контроллера по данным, полученным с уровнемера и компьютера, и, учитывая вложенные коэффициенты для электролизера, рассчитывает и автоматически устанавливает верхнюю границу заливки сырья в электролизер. Расчет корректирующей заливки (количества, кг) в электролизер осуществляют по величине заливки, ввод величины концентрации хим.анализа периодической заливки и предыдущей заливки. Расчет контрольного уровня для корректирующей заливки производят по вводу текущего уровня на момент ввода данных, перерасчета величины корректирующей заливки и поправочного коэффициента на каждом электролизере, равного Кр=1,7. При получении исходных данных загорается сигнализатор уровня в виде светового табло (светофора), который отражает нормальный уровень - зеленый цвет, уровень выше нормы - красный цвет, уровень ниже нормы - желтый цвет. На основании цветовых показателей сигнализатора уровня осуществляют корректирующую загрузку сырья из вакуум-ковша до загорания лампы зеленого цвета.

Данный способ контроля и регулирования процесса получения магния электролизом хлормагниевого сырья позволяет качественно и своевременно управлять технологическим процессом, достичь оптимальных показателей работы электролизеров, производить более точный учет количества загружаемого сырья, что позволяет уменьшить перерасход сырья и тем самым снизить удельный расход расплавленного хлормагниевого сырья (карналлита) на тонну получаемого магния примерно на 0,2 т, увеличить выход магния по току на 1%.