187339. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és készülék alumíniumoxidbeadagolásának és mennyiségének pontos szabályozására alumíniumgyártó elektrolizáló kemencénél
1 187 339 2 1 506 463 (a V. A. W. cégre lajstromozott) francia szabadalmi leírás olyan eljárást mutat be, amelynek alapja időmérés: az alumínium-oxid bevezetésének megszüntetése és az anódhatás létrejötte közötti időtartamot követik. A 3 400 062 számú (az ALCOA cégre lajstromozott) észak-amerikai egyesült államokbeli szabadalom leírása „pilótanód” használatát javasolja, amivel az anódhatást kísérő feszültségnövekedés megfelelő módon előre tartással történő érzékelését kívánják biztosítani. Ugyanebből a leírásból az alumínium-oxid beadagolására olyan ejtőkészülék ismerhető meg, amely az elektrolit feletti megszilárdult kéregben szükség szerinti előretartással nyílást képes készíteni. A 3 681 229 számú (ugyancsak az ALCOA cégre lajstromozott) észak-amerikai egyesült államokbeli szabadalom leírása részletesen ismertet olyan eszközt, amelyekkel az alumínium-oxid beadagolása biztonságosan elvégezhető. Az 52-28417/77 szám alatt közrebocsátott japán szabadalmi bejelentés (bejelentő: SHOWA DENKO), valamint a 4 126 525 számú (a MITSUBISHI cégre lajstromozott) észak-amerikai egyesült államokbeli szabadalomhoz tartozó leírás olyan szabályozási eljárásokat ismertet, amelyek alapja az alumínium-oxid szintjének folyamatos mérése. Az említett japán közrebocsátási irat leírása kimondja, hogy az alumínium-oxid koncentrációszintjét 2 és 8% között kell tartani. A javasolt eljárás szerint egy meghatározott T időtartamon belül az elektrolizáló kemence sarkain a feszültség A V változását mérik, ezt a változást egy előre meghatározott értékkel összehasonlítják és az alumínium-oxid beadagolási ütemét úgy módosítják, hogy a feszültségváltozás és az időtartam A V/T aránya egy meghatározott értékhez közeledjen. A javasolt eljárás hátránya, hogy érzékenysége jelentős mértékben változik az alumínium-oxid részarányával, és az érzékenység éppen ott minimális, ahol a javasolt eljárás szerint az alumínium-oxid mennyisége a leginkább várható, tehát 3 és 5°0 között (lásd a leírás 84. oldalának táblázatát). Az említett 4 126 525 ljsz. USA szabadalmi leírás szerint az alumínium-oxid tartalom szintén 2 és 8H0 között változhat, de előnyösen a 4.. .6U„ tartományt öleli föl. Az elektrolizáló kádba adott t, hosszúságú időtartamon keresztül olyan mennyiségű alumínium-oxidot adagolnak be, amely mennyiség nagyobb, mint az elméletileg számított fogyasztás, és így egy meghatározott koncentrációértéket (például az alumínium-oxid 7'’„-os szintjét) kapják. A meghatározott koncentrációérték elérése után adott másik, t2 hosszúságú időtartam alatt a beadagolást az elméleti fogyasztási szintnek megfelelő értékre lecsökkentik, majd a beadagolást megszüntetik, amikor az anódhatás első jeleit észlelni kezdik. A beadagolási ciklust az anódhatás megszűnését követően szükség szerint újból az elméleti fogyasztásnál magasabb szinten kezdik meg. Ebben a folyamatban, mint azt a szabadalmi leírás ismerteti, az alumínium-oxid koncentrációja 4,9 és 8",, (a leírás 1. példája), vagy 4,0 és 7Ü„ (a leírás 2. példája) határértékek között változik. Az idézett leírások olyan eljárásokat ismertetnek, amelyek pontossága kicsi, és amelyek nem képesek megbízhatóan megoldani a legfontosabb problémát, mégpedig az alumínium-oxid mennyiségének pontos szabályozását a megadott és adott esetben viszonylag szűk határok között. A jelen találmány célja olyan eljárás és berendezés kidolgozása, amellyel az ismert eljárások hiányosságai megszüntethetek, és az alumínium-oxid beadagolásának szabályozása igen pontosan elvégezhető. A találmány alapját három felismerés jelenti: a) az alumínium-oxid koncentrációját a fürdőben alacsony szinten, 1 és 3,5 s% között kell tartani, b) az alumínium-oxid beadagolása során a belső ellenállás változásának meredekségét kell követni és ennek alapján változtatni a beadagolás sebességét c) az anód és a katód, pontosabban az anódrendszer és a fürdőben levő fém közötti távolság szabályozásával kell kombinálni az alumíniumoxid beadagolási sebességének változtatását. A találmány feladata a felismerés hasznosításával olyan eljárás és berendezés kidolgozása, amelylyel az alumíniumgyártás automatizálása az ismertekhez viszonyítva nagyobb megbízhatósággal, jobb hatásfokkal biztosítható. A kitűzött cél elérésére eljárást dolgoztunk ki, amelynek során forró alumíniumgyártó kemencénél alumínium-oxid beadagolásának és mennyiségének pontos szabályozására alkalmas és olvasztott kriolit bázisú fürdőt készítünk, ebben alumínium-oxidot oldunk, a fürdő felső részét megszilárdult kéregként tartjuk fenn, és fémet tartalmazó katódrendszerrel és anódrendszerrel ellátott elektrolizáló kemence belső ellenállását mérjük, az alumínium-oxidot a megszilárdult kérgen át legalább egy ponton közvetlenül az olvasztott kriolit bázisú fürdőbe adagoljuk és a beadagolást meghatározott azonos időtartamokon át a mért belső ellenállástól függően lassúbb, majd gyorsabb ütemmel végezzük, mint az elektrolizáló kemence fogyasztásának megfelelő ütem, továbbá az alumínium-oxidot lényegében azonos tömegű adagokban adagoljuk be és a beadagolást meghatározott, szükség szerint változó nagyságú időközökben végezzük, míg a találmány szerint az alumínium-oxidot a fürdőhöz 1 —3,5 s%-os részarányt biztosító mennyiségben adagoljuk és az elektrolizáló kemence stabil, szabályozható üzemét úgy tartjuk fenn, hogy belső ellenállásának változásától függően az alumínium-oxid beadagolási ütemét a következő lépéssorozat ismételi elvégzésével állítjuk be: az R; belső ellenállásra R, referenciaértéket, változási tartományára R0— r alsó és Ro+r felső határértéket határozunk meg; B: a szabályozási ciklust akkor kezdjük meg. amikor az R, belső ellenállás értéke az R0-r alsó és az Ro+r felső határérték között van; C: a kemencében az alumínium-oxid normái fogyását kiegyenlítő CN normál beadagolási ütemnél 15 ..50°o-kal kisebb CL lassú beadagolási ütemmel az elektrolizáló kemencébe alumínium-oxidot adagolunk; D: az R, belső ellenállásnak a beadagolás menetében növekvő értékét meghatározott azonos időközönként mérjük; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
