Novel Concept of An Alumina Emf Sensor For Cryolite Melts

Abstract

A disclosed electrochemical sensor for in situ measurements of alumina content of a cryolite bath in an aluminum cathodic reduction vessel is made of two dissimilar electrodes: (1) aluminum carbide as the reference electrode, and (2) an electrode comprising a mixture of a metal alloy (CaNi₅) and calcium aluminate or a mixture of beryllium (Be) and beryllium aluminate. The sensor also includes a non-conducting refractory housing holding the thermocouple for temperature measurement and two electrodes, one being the reference electrode.

There is a need for in situ measurements of the alumina content of a cryolite bath at regular intervals, in order to improve the operating efficiency of the cathodic reduction process in the manufacture of aluminum. It is with this practical application in mind that a novel concept of the alumina electromotive force (EMF) sensor is presented in this paper.

Le capteur électrochimique exposé vise les mesures in situ du contenu en alumine du bain de cryolithe de la cuve de réduction cathodique de l'aluminium. Le capteur est constitué de deux électrodes dissemblables: (1) carbure d'aluminium, comme électrode de référence; (2) une électrode comprenant un mélange d'un alliage métallique (CaNi₅) et d'aluminate de calcium ou bien un mélange de béryllium (Be) et d'aluminate de béryllium. Le capteur comprend également un boîtier réfractaire non conducteur abritant la thermocouple pour les mesures de température et deux électrodes, l'une étant l'électrode de référence.

Afin d'améliorer l'efficacité d'opération du procédé de réduction cathodique lors de la production d'aluminium, on a besoin de mesurer in situ, à intervalles réguliers, le contenu en alumine du bain de cryolithe. C'est avec cette application pratique en tête que l'on présente dans cet article ce concept nouveau de capteur fem d'alumine.