способ и устройство для определения содержания хлористого магния в электролите магниевого электролизера

Формула изобретения

1. Способ определения содержания хлористого магния в электролите магниевого электролизера, включающий отбор пробы электролита, отличающийся тем, что измеряют рабочую температуру пробы и снимают кривую охлаждения электролита с определением температуры ликвидуса электролита, при этом содержание хлористого магния определяют по формуле



где С - содержание хлористого магния, %;

С₀ - содержание хлористого магния при температуре ликвидуса электролита, принятой за точку отсчета, %;

Т_л - температура ликвидуса электролита, ^oС;

Т_л.0 - температура ликвидуса электролита, принятая за точку отсчета, ^oС;

К - коэффициент, определяемый по тройной диаграмме плавкости KCl-NaCl-MgCl₂ в зависимости от соотношений KCl: NaCl и характеризующий степень зависимости температуры ликвидуса электролита от содержания хлористого магния, ^oС/%.

2. Устройство для определения содержания хлористого магния в электролите магниевого электролизера, содержащее пробоотборник, отличающееся тем, что оно снабжено термопарой, электронным блоком для анализа скорости охлаждения пробы электролита, шкалой-индикатором и автономным источником питания, термопара размещена в пробоотборнике и соединена с электронным блоком, а электронный блок соединен со шкалой-индикатором и автономным источником питания, при этом электронный блок и шкала-индикатор объединены единым корпусом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при электролитическом производстве магния.

При электролитическом получении магния из хлоридных расплавов, осуществляют систематический контроль температуры электролита и концентрации хлорида магния в расплаве поскольку эти параметры процесса оказывают определяющее влияние на технологические показатели процесса.

По существующим технологическим регламентам получения магния электролизом для регулирования технологического режима 3-4 раза в сутки измеряют рабочую температуру электролита с помощью переносной хромель-алюмелевой термопары и милливольтметра, отбирают пробы электролита и передают в химическую лабораторию для анализа на содержание хлористого магния (А.И.Иванов, М. Б.Ляндрес, О.В.Прокофьев "Производство магния", М., Металлургия, 1979 г., стр. 320). Этот способ и используемые приборы являются ближайшим аналогом изобретения.

Недостатком известного способа определения содержания хлористого магния в электролите является длительный промежуток времени между отбором пробы и получением результата анализа, составляющей несколько часов и, следовательно, невозможность оперативного регулирования технологического режима.

Технической задачей изобретения является определение содержания хлористого магния в электролите в течение 3-5 минут после отбора пробы электролита.

Поставленная задача решается тем, что для определения содержания хлористого магния в электролите магниевого электролизера отбирают пробу электролита, измеряют рабочую температуру пробы и снимают кривую охлаждения электролита с определением температуры ликвидуса электролита, при этом содержание хлористого магния определяют по формуле:



где С - содержание хлористого магния, %;

С₀ - содержание хлористого магния при температуре ликвидуса электролита, принятой за точку отсчета, %;

Т_л - температура ликвидуса электролита, ^oС;

Т_л.0 - температура ликвидуса электролита, принятая за точку отсчета, ^oС;

К - коэффициент, определяемый по тройной диаграмме плавкости KCl-NaCl-MgCl₂ в зависимости от соотношений KCl:NaCl и характеризующий степень зависимости температуры ликвидуса электролита от содержания хлористого магния, ^oС/%.

Устройство для определения содержания хлористого магния в электролите магниевого электролизера содержит пробоотбойник, снабжено термопарой, электронным блоком для анализа скорости охлаждения пробы электролита, шкалой-индикатором и автономным источником питания, при этом термопара размещена в пробоотбойнике, а электронный блок и шкала-индикатор объединены единым корпусом.

На чертеже показана блок-схема устройства для определения содержания хлористого магния в электролите магниевого электролизера.

Способ определения содержания хлористого магния в электролите магниевого электролизера основан на измерении температуры пробы электролита в процессе ее естественного охлаждения и кристаллизации с помощью малоинерционной термопары. Когда при охлаждении электролита достигается температура ликвидуса за счет выделения теплоты кристаллизации скорость падения температуры замедляется и на кривой охлаждения появляется перегиб. Содержание хлористого магния связано с точкой ликвидуса монотонной обратной зависимостью, параметры которой определяются содержанием компонентов электролита.

Устройство для определения содержания хлористого магния в электролите магниевого электролизера состоит из пробоотборника 1, термопары 2, несущей арматуры 3, рукоятки оператора с размещенным внутри ее блоком термостатирования 4, электронного блока 5, шкалы-индикатора 6 и источника автономного питания постоянным током 7.

Оператор отбирает пробоотборником 1 пробу электролита. Электронный блок фиксирует температуру электролита, полученную через термопару 2, фиксирует значения температуры электролита через заданный интервал времени и заносит в оперативную память. Одновременно, электронный блок анализирует характер получаемой температурной кривой с целью выявления максимальной точки перегиба. При выявлении точки перегиба кривой эта точка фиксируется как температура ликвидуса электролита и электронный блок, исходя из заданных ему значений коэффициентов "К", "С₀" и "Т_л.0" выдает на шкалу-индикатор содержание хлористого магния в процентах.

Пример выполнения способа

Поверхность электролита в ванне очищают от плавающего слоя магния и погружают в электролит пробоотборник с размещенной в нем термопарой. В течение 30-40 секунд отслеживают по отсчетному устройству значение температуры до установления неизменного ее показания. Когда температура стабилизировалась, включают электронный блок в режим запоминания кривой охлаждения и извлекают пробоотборник из электролита. Держа пробоотборник на весу в неподвижном состоянии, охлаждают его до температуры ниже температуры ликвидуса. При достижении температуры ликвидуса прибор подает световой или звуковой сигнал. На шкале прибор показывает содержание хлористого магния в электролите в процентах.

Пример вычисления содержания хлористого магния по формуле при заданных значениях:

Т_л.0 = 643,

С₀ = 10,

К = 4,91,

- для Т_л = 663,7, С = 10-(663,7-643)/4,91 = 5,8%;

- для Т_л = 643, С = 10-(643-643)74,91 = 10%;

- для Т_л = 623,8, С = 10-(623,8-643)/4,91 = 13,9%.

Результаты измерения концентрации хлористого магния приведены в таблице.

Изобретение позволяет получать результаты анализа содержания хлористого магния в электролите конкретного электролизера в течение нескольких минут. Достоверность полученных результатов в пределах 0,1-0,2%.