191839. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és készülék alumínium-oxid tartalmú kriolitolvadékok oldott alumínium oxid tartalmának üzem közbeni folyamatos mérésére
191839 0 egyenlet révén határozzuk meg, ahol Emf a mért elektromotoros erő (V) E® az 1 tömegX-os, T hőmérsékletű kriolilolvadékban mért elektromotoros erő (V) R a moláris gázállandó (8,31433 J mob'K'1) F a Faraday állandó (96487 C rool"1) A találmány a kitűzött feladatot olyan készülék létrehozása révén oldja meg, amely oxigénion vezető szilárd elektrolitos oxigénkoncentrációs galvén elemként van kialakítva és egyik végén zárt cirkonoxid csőben elhelyezett, adott oxigénpotenciálú referencia elektródával, valamint kriolit olvadékkal érintkező aluminium bevonatú méróelektródával van kialakítva, és amelynek jellemzője, hogy az összehasonlító elektród AbCb-dal túltelített kriolit olvadék, a mérőelektróda aluminium bevonata pedig a kemencében levő aluminium olvadék, amelybe a mérőelektróda áramvezetője nyúlik be. A találmány szerinti készülék jellemzője az is, hogy a mérőelektród áramvezetője bórnitrid bevonattal van ellátva, és hogy az ÓBezehasonlitó elektród alul zárt cirkonoxid csőként kialakított szilárd elektrolitban van elhelyezve. A találmány' szerinti, alumínium-oxid tartalmú kriolitolvadékok oldott alumínium-oxid tartalmának üzem közbeni folyamatos mérésére szolgáló eljárást és készüléket részleteiben a készüléknek rajzon vázolt példaképpeni kiviteli alakjával kapcsolatban ismertetjük. Az 1. ábra á találmány szerinti készülék elvi vázlata, amely a készüléket üzemi körülmények között mutatja. A 2. ábra a találmány szerinti készülékkel felvett diagram. Az 1. ábrán látható 1 elektrolizáló kádban alul 2 aluminiumolvadék, e fölött 3 kriolit-timföld olvadék, fölül pedig 4 salakréteg helyezkedik el. Az 1 elektrolizáló kádba 5 anód nyúlik be. Az 1. ábrán az 5 anód mellett látható 6 szilárd elektrolit csőben 7 öszszehasonlitó elektród van, amelybe 8 áramvezetó huzal ny'úlik. A 6 szilárd elektrolit cső mellett lényegében ezzel párhuzamosan 9 mérőelektród van elhelyezve, amely' 10 védőbevonattal körülvett 11 áramvezetó huzalból áll. A 9 mérőelektródnak a 6 szilárd elektrolit csővel ellentétes oldala mellett 12 termopár van elhelyezve, amely hőmérsékletmérésre szolgál. A 7 összehasonlító elektród, a 9 mérőelektród és a 12 termopár közös 13 műszerhez van csatlakoztatva. A 7 összehasonlító elektródot magába fogadó 6 szilárd elektrolit cső alul zárt cirkonoxid cső, amely így oxigénion áteresztő tartályt képez. Ebbe kriolit olvadékot és annyi timföldet öntünk, hogy a kriolit olvadék Ahüs-ra túltelített legyen. Ezt. igen egyszerű eléri,;, minthogy a timföld túladagolás biztosítja a Uiltehtetl.se get , Így pontos beállításra vagy' mérésre nincs szükség. Az iiven módon előállított 7 összehasonlító elektródba nyúlik be a 8 áramvezetó huzal, amely a 13 műszerhez van csatlakoztatva. A 6 szilárd elektrolit cső a fölső végén a kriolit hatásának ellenálló bórnitrid csőbe van erősítve. Az így kialakított elektród a timföld elektrolízis során a rendkívül korrozív olvadékközegben is több órán át működőképes és így folyamatos mérést tesz lehetővé. A 9 mérőelektród 10 védőbevonatában levő 11 áramvezetó huzal előnyösen molibdénból van. A 10 védőbevonat anyaga bórnitrid, ezért a 9 mérőelektród is jól ellenáll a korroziv közeg hatásának. A találmány szerinti készülék tehát olyan galváncellát alkot, amelynek összehasonlító elektródját végeredményben a kriolit olvadékba adagolt timföld által képzett, alumíniurri-oxiddal telített kriolit olvadék és alumínium rendszer, méröelektródját pedig maga az aluminiumolvadék réteg alkotja, minthogy a 9 mérőelektród benyúlik a 2 aluminiumolvadék rétegbe. A 7 összehasonlító elektród és a 12 termopár a 3 kriolit-timföld olvadék rétegben helyezkedik el. A mérés sorén az elektromotoros erő változását regisztráljuk és ebből számítjuk ki a kriolit olvadék AI2O3 tartalmának tömegszázalékos értékét az RT Emf=E® -------In (% AbOs) 6F egyenlet révén, ahol Emf a mért elektromotoros erő (V) E® az 1 tömeg%-os, T hőmérsékletű kriolitolvadékb&n mért elektromotoros erő (V) R a moláris gázállandó (8, 31433 J moHK'1) F a Faraday állandó (96487 C mól'1 ) A 2. ábrán egy üzemi viszonyok között végzett méréssorozat diagramját szemléltetjük. Ez az ábra azt mutatja, hogy' az Emf mert érték hogyan változik az idő függvényében akkor, ha 1 tömegX alumínium-oxid tartalmú kriolit olvadék aluminium-exid tartalmát újabb újabb alumínium-oxid hozzáadásával és intenzív keverés közben növeljük. IX A.I2O3 beadagolás hatására a kriolit olvadékban az oxidkoncentrációra érzékeny szonda miatt megváltozik az ellenelektromotoros erő értéke. A változás hirtelen következik be. A timföld feloldódása után stacionárius állapot alakul ki. Az előzőnél magasabb szinten 2% aiuminium-oxiri beadagolása után a jelenség teljesen analóg az előbbivel és a kialakult stacioner ellent lelitromoloros erő szintkülönbség a 1.cré ent rációi- elem kist tu. hajtóereje miatt (kisebb koncentrációk ufönt.seg az Zry-ui .-.zan.ia t.ikul el voUz; tót t terek közötti 1 iset.t lesz. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
