[發(fā)明專利]一種測量鋁電解質(zhì)溫度和初晶溫度的裝置及方法

有效

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• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102494789A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高炳亮;王兆文;史冬;石忠寧;胡憲偉;于江玉
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: G01K1/08
• 分類號: G01K1/08;G01K7/02;C25C3/20
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁電解溫度測量方法，特別涉及一種測量鋁電解質(zhì)溫度和初晶溫度的裝置及方法。

背景技術(shù)

金屬鋁是通過電化學(xué)法還原溶解在冰晶石熔體中的氧化鋁來生產(chǎn)的；生產(chǎn)過程中需要測量鋁電解質(zhì)的溫度和初晶溫度。近年來，已經(jīng)相繼問世了多種用于同時測量鋁電解質(zhì)溫度和初晶溫度的方法，這些方法大體可分成兩類：單溫度傳感器技術(shù)和雙溫度傳感器技術(shù)。

單溫度傳感器技術(shù)中，采用的探頭是將一個溫度傳感器安置在一個試樣杯中，測量時將探頭浸入到電解質(zhì)中，待溫度恒定后，將探頭取出并隨環(huán)境溫度冷卻；測量至溫度恒定時的溫度為電解質(zhì)溫度；而初晶溫度為測量獲得的冷卻曲線拐點處的溫度。

雙溫度傳感器技術(shù)中，探頭安裝有兩個溫度傳感器，一個溫度傳感器安置在試樣杯中，另一個溫度傳感器作為參比溫度封裝在一個金屬體中，試樣杯和封裝參比熱電偶的金屬體為一個整體；測試時將探頭浸入到電解質(zhì)中，待溫度恒定后，將探頭取出并隨環(huán)境溫度冷卻。測量至溫度恒定時的溫度為電解質(zhì)溫度；而初晶溫度為測量獲得的冷卻曲線拐點處的溫度。

相對于單溫度傳感器探頭，雙溫度傳感器技術(shù)對拐點的分辨度更高，特別適合用于測量電解質(zhì)中氟化鋁含量高于8%的電解質(zhì)的初晶溫度。但是這兩種傳感器都存在一個共同的缺點，由于冷卻過程中冷卻速度太大，造成測定的電解質(zhì)初晶溫度與實際值相比偏低；并且測試結(jié)果受環(huán)境影響較大，重現(xiàn)性較差；還有再次測量時，必須將樣品杯中的電解質(zhì)清除干凈，除了操作比較麻煩，還將影響探頭的壽命。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有鋁電解質(zhì)溫度和初晶溫度測量技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種測量鋁電解質(zhì)溫度和初晶溫度的裝置及方法，通過采用兩個各自獨立分別安裝有溫度傳感器的探頭同時進行測量，在提高測量精度的同時，延長探頭的使用壽命。

本發(fā)明的測量鋁電解質(zhì)溫度和初晶溫度的裝置由探頭Ⅰ和探頭Ⅱ、分析儀器和升降裝置構(gòu)成，每個探頭由一個溫度傳感器和一個保護套管組成，兩個溫度傳感器同時與一個分析儀器裝配在一起，兩個保護套管固定在一個升降裝置上；每個探頭中溫度傳感器的上部固定在保護套管內(nèi)，溫度傳感器的末端插入保護套管內(nèi)的空腔下部的小孔中。

上述裝置中探頭Ⅰ的保護套管底端面與該保護套管的小孔連通；探頭Ⅱ的保護套管底端封閉。

上述裝置的探頭Ⅱ中，保護套管的底端面為平面、球缺面或圓錐面，溫度傳感器末端與保護套管的小孔的底端連接。

上述裝置的探頭Ⅰ中，保護套管的底端面為平面、球缺面或帶有凹槽的平面；當保護套管的底端面為平面或球缺面時，小孔與保護套管的底端連通或呈L型與保護套管下部的側(cè)壁連通，溫度傳感器末端與保護套管底端平齊，或位于小孔與保護套管下部側(cè)壁的連通處；當保護套管底端面為帶有凹槽的平面時，小孔與凹槽連通，溫度傳感器末端位于凹槽內(nèi)。

上述裝置的兩個溫度傳感器的水平高度差≤30mm。

上述裝置的每個溫度傳感器外徑與該溫度傳感器插入的小孔孔徑的差≤0.5mm。

上述裝置的探頭Ⅰ中，保護套管的頂端封閉。

上述裝置中，保護套管的材質(zhì)選用鐵、鎳、銅或不銹鋼；所述的不銹鋼為310s、304、316或316L不銹鋼。

上述的溫度傳感器為K型鎳鉻-鎳硅熱電偶或S型鉑銠-鉑熱電偶。

上述裝置中的分析儀器為與計算機裝配在一起的熱電偶模塊、與計算機裝配在一起的電位差計或與計算機裝配在一起的萬用表。

本發(fā)明的測量鋁電解質(zhì)溫度和初晶溫度方法是采用上述裝置，按以下步驟進行：

1、通過升降裝置將兩個探頭插入到熔融的電解質(zhì)中測量電解質(zhì)的溫度，通過分析儀器記錄兩個探頭的溫度，并建立溫度-時間關(guān)系曲線；當兩個探頭測量到的溫度都恒定不變時，停止記錄；

2、通過升降裝置將兩個探頭從電解質(zhì)中取出，空冷至溫度≤300℃，準備下次進行測量；

3、建立溫度差-溫度曲線，其中溫度差坐標為同一時刻探頭Ⅰ與探頭Ⅱ測得的溫度差，溫度坐標為探頭Ⅰ測得的溫度；溫度差-溫度曲線中停止記錄時溫度差為0，該處對應(yīng)的探頭Ⅰ測得的溫度即為電解質(zhì)溫度；溫度差-溫度曲線中電解質(zhì)溫度前第一個峰值點處對應(yīng)的探頭Ⅰ測得的溫度即為電解質(zhì)的初晶溫度。