[發明專利]一種工業鋁電解質電導率在線測量裝置及測量方法

無效

• 申請號: 201010263321.2
• 申請日: 2010-08-26
• 公開（公告）號: CN101986162A
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發明（設計）人: 胡憲偉;王兆文;高炳亮;石忠寧
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01R27/22
• 分類號: G01R27/22
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域：

本發明屬于鋁電解技術領域，特別是涉及一種工業鋁電解質電導率在線測量裝置及測量方法。

背景技術：

現代工業中采用電解熔融冰晶石-氧化鋁的方法生產原鋁，并向其中加入氟化鈣、氟化鋰等以改善鋁電解質的物理化學性質。鋁電解工業是高能耗工業，然而，并非所有的直流電都用于電解氧化鋁，有一部分直流電由于鋁電解質的歐姆電壓降而消耗；因此，提高鋁電解質的電導率對于降低鋁電解能耗、提高電流效率具有重要的意義。所以，對于工業鋁電解質的電導率進行現場實時測定，顯得極為關鍵。

高溫電解質的電導率測定通常都是在電導池內進行的，而電導池需要有固定的電導池常數，因此需要其結構穩定，電導池所用的材料需要有抗鋁電解質腐蝕性和良好的抗熱震性。此外，鋁電解車間內存在有電磁場，會對電子儀器產生干擾，這也是限制工業鋁電解質電導率在線測量的一個主要原因。目前，工業鋁電解質電導率的測量，通常都采用將電解質取出，冷凝后再送到分析室內進行的；這種非實時測量的做法耗時較長。

發明內容：

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種可方便、快捷、準確地實現工業鋁電解質電導率在線測量的工業鋁電解質電導率在線測量裝置及測量方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案，一種工業鋁電解質電導率在線測量裝置，包括測量系統、控制系統、讀數系統及移動、升降系統，所述測量系統包括電導池和導桿，所述控制系統包括電源和PLC，所述讀數系統包括RLC測試儀和工業平板電腦，所述移動、升降系統包括伺服電機和支架；所述電源分別與PLC、RLC測試儀、工業平板電腦及伺服電機相連接，所述工業平板電腦分別與PLC和RLC測試儀相連接，所述PLC與伺服電機的控制端口相連接，伺服電機的電機軸與支架相連接，所述支架通過導桿與電導池相連接，所述導桿與RLC測試儀的探頭相連接。

所述電導池包括下部具有通孔的石墨坩堝，在石墨坩堝內側的四周設置有內襯，在內襯的上方設置有中心具有電極通孔的卡頭，在所述石墨坩堝的上方設置有電極，電極與卡頭中心的電極通孔相對應；所述石墨坩堝和電極分別通過導桿與移動、升降系統的支架相連接，所述導桿分別與RLC測試儀的兩個探頭相連接。

為了節約成本，所述導桿未與電解質接觸的部分采用高溫不銹鋼材料制成，與電解質接觸的部分采用鉑金屬制成。

所述電極采用鉑金屬制成。

所述石墨坩堝內側的內襯采用氮化硼材料制成，氮化硼具有抗電解質腐蝕和電阻率大的特性，可以防止石墨坩堝側部與電解質接觸發生電子轉移。

所述卡頭采用氮化硼材料制成。

為了屏蔽鋁電解車間內的電磁干擾，可將讀數系統、控制系統和移動、升降系統置于不銹鋼箱體內。

為了方便移動，可將所述不銹鋼箱體置于小車上。

所述控制系統的電源包括蓄電池和不間斷電源UPS，由蓄電池為不間斷電源UPS進行供電。

所述工業鋁電解質電導率在線測量裝置的測量方法，包括如下步驟：

步驟一：電導池常數的標定；

電解質的電導率計算公式如下：

κ=kR---(1-1)]]>

由式(1-1)變形得：

k＝κ*R????(1-2)

式中，κ為電解質的電導率，單位為S·cm^-1；R為電解質的電阻，單位為ω；k為電導池常數，單位為cm^-1，其值只與電導池的結構有關；

向電導池內注入已知電導率的熔鹽或水溶液，采用RLC測試儀測定電導池內電解質的電阻，根據式(1-2)確定電導池常數k；

步驟二：使用步驟一中標定的電導池常數k，采用RLC測試儀測定電導池內待測電解質的電阻，根據式(1-1)確定待測電解質的電導率。

本發明的有益效果：

本發明可精確地實現工業鋁電解質電導率的在線實時測量，為鋁電解工藝參數的改進提供了基礎，從而提高了電流效率，降低了直流電耗。