[發明專利]一種鋁電解初晶溫度測量方法及系統

無效

• 申請號: 201310012206.1
• 申請日: 2013-01-14
• 公開（公告）號: CN103926014A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 夏向陽;李劼;鄒忠
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01K7/04
• 分類號: G01K7/04;G01N25/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鋁電解初晶溫度測量方法及系統。

背景技術

近年來，我國鋁冶金工業有了飛速發展，現在已經成為世界產鋁大國。全球電解鋁增產動力主要來自中國。鋁電解質初晶溫度是鋁電解生產中重要的工藝研究參數之一。初晶溫度即鋁電解質初始結晶(凝固)時的溫度，在電解過程中電解槽的溫度(電解質溫度)應高于初晶溫度，電解才可以順利地進行。電解質溫度高出初晶溫度的部分稱為過熱度，一般認為最佳過熱度是10℃左右。電解質溫度主要由電解槽的電流效率、熱收入、電解槽內的鋁量決定；初晶溫度由電解質成分決定。物料平衡可由氧化鋁濃度的控制來解決，能量平衡控制則沒有很好控制，能量平衡控制的目標，就是把鋁電解質溫度控制在適當的低溫范圍內。通常電解質溫度介于910℃至980℃之間。當電解質溫度降低時，能極大地減少電能的損耗，鋁的重量損失大為減小，其原因是隨著溫度的降低，金屬的溶解度減小；但溫度過低，將導致電解質結晶嚴重，影響整個電解槽不能運行，造成“病槽”或者“死槽”，因而在電解槽穩定運行與節能降耗之間存在著矛盾。

測量時，6路K型高精度熱電偶同時插入槽內熔體不同深度處，其中1路用于爐體溫度測量，其余5路K型高精度熱電偶同時插入槽內熔體不同深度處，深度依次相差5cm，用于電解質樣溫度的測量，自動地獲取鋁電解槽中電解質溫度梯度分布情況等參數，但檢測過程存在一些干擾，如生產過程中液面波動等。

實踐證明，鋁電解質溫度的高低，與電流效率的高低有直接關系。在保持電解槽正常運行的條件下，電解質溫度降低10℃，則電流效率將提高1～1.5％。

實時準確測量電解質溫度，根據實際情況當過熱度每降低10℃，即可降低電能損耗達2％～3％，對一個年產幾十萬噸原鋁的企業來說，就可節約成本數千萬元。對于電解鋁生產企業而言，可最大程度地降低每噸原鋁的生產成本，獲取顯著的經濟效益；對于社會而言，可減少能源消耗與浪費，獲得顯著的社會效益。

因此，有必要設計一種鋁電解初晶溫度測量方法及系統。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種鋁電解初晶溫度測量方法及系統，該鋁電解初晶溫度測量方法及系統易于實施，且測量數據準確。

發明的技術解決方案如下：

本發明依據的理論如下：當一個冷的物體快速地浸入到高溫熔鹽中時，其表面立即冷凝一層凝固物。由于該過程相當于部分電解質進行“驟冷”，因此凝固物成份與溶鹽相同，在物體溫度不斷升高的過程中，凝固層經歷了加厚、穩定、減薄直至全部熔化這一過程。如果物體的體積足夠小，而且導熱性能又相當好，則在任何時刻可以認為物體的溫度是均勻的，那么在凝固層熔化完這一瞬間，物體的溫度就是熔鹽的初晶點(對于純熔鹽則為熔點)。根據傳熱原理，在凝固物全部熔化完的瞬間，物體的溫度變化率突然上升，出現一個突變點，這一突變點所對應的溫度就是熔鹽的初晶點溫度。依據以上情況，設計多個熱電偶組成的陣列，同時插入槽內熔體不同深度處，自動地獲取鋁電解槽中電解質溫度梯度分布情況等參數，并通過上位機軟件確定電解質溫度與時間的曲線，根據電解質溫度曲線前后兩點形成的直線，判定位于直線左邊并距離直線最遠點為初晶溫度點。有益效果：

本發明的鋁電解初晶溫度測量方法及系統，通過多個熱電偶組成的陣列在同時插入槽內熔體不同深度處，自動地獲取整槽中電解質溫度梯度分布情況等參數，準確地測量出鋁電解的初晶溫度，當生產過程中電解質溫度降低時，能極大地減少電能的損耗，從而能提高鋁電解效率。

附圖說明

圖1為鋁電解初晶溫度測量系統的結構框圖。

圖2為6路K型高精度熱電偶結構示意圖。

圖3為電解質溫度曲線及電解質初晶溫度的判定示意圖。標號說明：1-爐體裝置，2-K型熱電偶，3-溫度信號處理電路，4-按鍵，5-爐溫控制電路，6-主控制器，7-聲光報警電路，8-上位機；，1-爐體部分，12-控制電路部分，13-上位機部分。

具體實施方式

以下將結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明：

實施例1：