170661. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumíniumot termelő elektrolizáló cllában az alumíniumklorid koncentráciíjának szabályozására
13 170661 14 2. példa Aluminiumklorid elektrolízise útján végzett alumíniumgyártás folyamán számítógépet használtunk a cella kb. 50% NaCl-ból és kb. 50% LiCl-ból álló fürdőjében (mint oldószerben) levő alumíniumklorid különböző szintű koncentrációinak szabályozására. Az alumíniumkloridot a 3,5, 5, 6, 7 és 8%-os szinteknél adagoltuk és szabályoztuk. A fürdő hőmérséklete 700 C°-tól 710 C°-ig terjedt, a működési periódus 20 nap volt. Az áram 1000-től 3000 amperig, a feszültség pedig 9,8-tól 14,8 voltig változott. Egy négy rekeszes cellában 6,8 tonna alumíniumklorid felhasználásával 1,36 tonna alumíniumot állítottunk elő. 3. példa A következő, vagyis a II. Táblázatban egy négyrekeszes, bipoláris, alumíniumgyártó, elektrolitikus cella kéthónapos üzemének 30 percenként gyűjtött adatait foglaltuk össze. Az alumíniumkloridot azon koncentrációnak megfelelően adagoltuk a cellába, amelyet a mért feszültségből és áramból számított eredő ohmos ellenállás alapján határoztunk meg. A kéthónapos periódus bizonyos részében a cella alumíniumklorid koncentrá-5 cióját a fürdő-ellenállás mérésével és számítógéppel ellenőriztük, és ezáltal a cella eredő ohmos ellenállásának időbeli elmászását is kiegyenlítettük. A számítógép egy előírt eredő ohmos ellenállásértéknél nyitotta, ill. zárta a cella aluminiumklorid adagolóját. A táblázaton fel-10 tüntettük az adagolónak a jelzett időpontoknál bekövetkezett nyitott, ill. zárt állapotait. A számítógép a cella eredő ohmos ellenállását az Rm =(E-4E°)/I 15 egyenlet alapján határozta meg. Egy adott cella esetén az ellenállás és az áram a cella nagyságától függ, az I. és II. Táblázatban tipikus cella-ellenállásértékeket soroltunk fel. Az E° ellenelektromotoros erőt (EEME) átlagosan 1,95-nek vettük fel, és a rekeszek száma négy 20 volt. A II. táblázattal illusztrált működési periódus alatt az adagoló nyitott, ha Rm í§ 0,00209, és zárt, ha R m > >0,00209 ohm. II. TÁBLÁZAT Időpont de. Volt Amper A1C1.% Adagoló állapota Ellenállás (ohm) 10:31 12,2 1943 5,0 zárt 0,00226 10:36 12,2 1943 4,9 zárt 0,00226 10:40 12,2 1943 4,9 zárt 0,00226 10:45 12,0 1942 4,7 zárt 0,00217 10:49 11.9 1944 4,6 zárt 0,00210 10:54 11,8 1945 4,4 nyitott 0,00207 10:58 12,1 1943 5,1 zárt 0,00229 11:03 12,3 1942 5,3 zárt 0,00230 11:07 12,2 1943 5,1 zárt 0,00228 A fenti táblázatból láthatjuk, hogy a közelítőleg félórás periódus alatt a találmány szerinti eljárás segítségével sikerült az alumíniumklorid koncentrációját az optimális üzemi szint közvetlen környezetét jelentő, és a 4,4%-tól az 5,3%-ig terjedő tartományon belül tartani. Bár a találmány eddigi leírása csak a javasolt kiviteli példákra vonatkozott, a mellékelt igénypontok összeállításánál arra törekedtünk, hogy azok minden olyan kiviteli alakot magunkban foglaljanak, amelyek a találmány szellemével összhangban vannak. Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás alumíniumot termelő elektrolizáló cellában az alumíniumklorid koncentrációjának szabályozására, azzal jellemezve, hogy az üzemelő elektrolizáló cellában a kapocsfeszültség, ellenelektromotoros erő és áramintenzitás mért adataiból meghatározzuk az eredő ohmos ellenállás értékét, az eredő ohmos ellenállás érték változtatása révén megállapítjuk azokat az ohmos ellenállás határértékeket, amelyeknél az áramhatásfok csökken, illetve amelyeknél a katód polarizációja bekövetkezik, kémiai analízissel meghatározzuk az eredő ohmos ellenállás határértékeihez tartozó, ezekkel arányos alumíniumklorid koncentrációkat, egy az eredő ohmos 40 ellenállásra kapott két határérték közötti referencia ellenállás értéket számítógépbe táplálunk be, az elektrolizáló cella üzemelése során a számítógép révén periodikusan mérjük, illetve meghatározzuk az eredő ohmos ellenállás mindenkori értékét, ezt a referencia ellenállás 45 értékéhez hasonlítva a mért eredő ohmos ellenállás pozitív eltérése esetén a számítógép vezérlő jelei révén az alumíniumkloridnak fürdőbe adagolási sebességét csökkentjük, negatív eltérés esetén pedig növeljük. 2. Az 1. igénypontban meghatározott eljárás fogana-50 tosítási módja, azzal jellemezve, hogy a cella eredő ohmos ellenállásának meghatározásánál a cella teljes ellenelektromotoros erejének adott értékét a teljes cellafeszültség mért értékéből kivonjuk, a kapott különbséget a cellaáram intenzitásának mért értékével osztjuk, 55 és abban az esetben, ha az így meghatározott ellenállás az előre meghatározott ellenállás tartományon kívül van, a cella eredő ohmos ellenállását az alumínium klorid adagolási sebességének számítógép segítségével való változtatása révén az előre meghatározott tartományba 60 visszatérítjük. 3. Az 1. igénypontban meghatározott eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az alumíniumklorid koncentrációval arányos eredő ohmos ellenállás változásainak érzékelését és az alumíniumklorid mennyi-65 ségének szabályozását automatikusan végezzük. 7
