[發(fā)明專利]一種氧化鋁加料量控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810889679.2
• 申請(qǐng)日: 2018-08-07
• 公開（公告）號(hào): CN108914162B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐵軍;趙仁濤;張志芳;蒙毅;鄭文堂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北方工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C25C3/14
• 分類號(hào): C25C3/14;C25C3/20;G05B19/04
• 代理公司: 11569 北京高沃律師事務(wù)所
• 代理人: 王戈

本發(fā)明公開了一種氧化鋁加料量控制方法及系統(tǒng)。該方法應(yīng)用于提取金屬鋁的電解槽中；該方法包括：當(dāng)獲取到陽(yáng)極更換開始信號(hào)時(shí)，確定電解槽中的換極操作區(qū)域；當(dāng)獲取到陽(yáng)極更換結(jié)束信號(hào)時(shí)，控制換極操作區(qū)域?qū)?yīng)的加料口改變換極操作區(qū)域內(nèi)加入的氧化鋁加料量；判斷換極操作區(qū)域是否為端部區(qū)域；若是，則控制第一鄰近區(qū)域?qū)?yīng)的加料口改變第一鄰近區(qū)域內(nèi)加入的氧化鋁加料量和控制第二鄰近區(qū)域?qū)?yīng)的加料口改變第二鄰近區(qū)域內(nèi)加入的氧化鋁加料量；若否，則控制第三鄰近區(qū)域的對(duì)應(yīng)的加料口改變?cè)诘谌徑鼌^(qū)域內(nèi)加入的氧化鋁加料量。本發(fā)明能夠使電解槽中各區(qū)域的氧化鋁的濃度趨于均衡，提高電流效率，降低產(chǎn)品成本，減少全氟化碳溫室氣體的排放量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電解提取金屬鋁技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種氧化鋁加料量控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近20年來，基于數(shù)值計(jì)算的三場(chǎng)設(shè)計(jì)改善了鋁液和電解質(zhì)的波動(dòng)水平、熱平衡。低電壓電解技術(shù)釋放了巨大的節(jié)能空間，電解槽大型化提升了投資回報(bào)率，600kA級(jí)電解槽實(shí)現(xiàn)系列化生產(chǎn)應(yīng)用。

隨著電解槽的容量大幅增加，電解槽尺寸增大，陽(yáng)極數(shù)量增加。當(dāng)前最大電解槽陽(yáng)極數(shù)量接近60根，而電解槽控制系統(tǒng)仍然根據(jù)系列電流與槽電壓信號(hào)推算電解質(zhì)偽電阻變化，對(duì)氧化鋁加料、熱平衡和槽穩(wěn)定性進(jìn)行控制。電解槽空間增大稀釋了電阻控制信號(hào)，單根或數(shù)根陽(yáng)極的電流變化在槽電壓信號(hào)上不能辨識(shí)出來。

在電解槽中，每根陽(yáng)極上陽(yáng)極電流的大小直接決定了該陽(yáng)極區(qū)域參與反應(yīng)的氧化鋁量，也就是消耗的氧化鋁量。當(dāng)前的氧化鋁加料是對(duì)全槽所有加料點(diǎn)統(tǒng)一進(jìn)行控制，即在相同的時(shí)間間隔進(jìn)行等量的正常、過量、欠量加料操作。而由于鋁電解碳素陽(yáng)極為消耗性陽(yáng)極，其工作周期為30天左右，一般每天都有兩根陽(yáng)極需要更換。每天的換極操作，新的陽(yáng)極代替舊陽(yáng)極加入到電解槽中，其溫度由常溫緩慢升高到電解溫度，由此導(dǎo)致的新陽(yáng)極表面形成絕緣的電解質(zhì)層、電解質(zhì)層升溫熔化、新陽(yáng)極導(dǎo)電性逐步改善、鄰近區(qū)域的電解液溫度降低等眾多因素，換極操作使得以氧化鋁加料點(diǎn)為中心的區(qū)域的陽(yáng)極電流區(qū)域分布發(fā)生了較大的變化，也就是區(qū)域的氧化鋁消耗量發(fā)生了較大變化。可見，在統(tǒng)一的加料制度下，換極操作導(dǎo)致一部分區(qū)域氧化鋁富余(新?lián)Q極區(qū)域)，一部分區(qū)域卻缺少，電解槽始終處于一種區(qū)域偏差的亞健康狀態(tài)，嚴(yán)重情況下，導(dǎo)致底部沉淀形成、局部效應(yīng)甚至整槽效應(yīng)的發(fā)生，降低電流效率。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種氧化鋁加料量控制方法及系統(tǒng)，根據(jù)換極引起的區(qū)域電流減少或增加控制氧化鋁的加料量，使電解槽中各區(qū)域的氧化鋁的濃度趨于均衡，減少因換極操作引起的陽(yáng)極效應(yīng)或局部效應(yīng)發(fā)生次數(shù)，提高電流效率，降低產(chǎn)品成本，減少全氟化碳溫室氣體的排放量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種氧化鋁加料量控制方法，所述方法應(yīng)用于提取金屬鋁的電解槽中；所述電解槽中放置有電解液，所述電解槽包括多個(gè)區(qū)域，每個(gè)所述區(qū)域?qū)?yīng)一個(gè)加料口，且每個(gè)所述區(qū)域內(nèi)設(shè)置的陽(yáng)極的數(shù)量相等；在不發(fā)生陽(yáng)極更換操作時(shí)，每個(gè)所述加料口按照預(yù)設(shè)加料規(guī)則進(jìn)行加料；所述預(yù)設(shè)加料規(guī)則為每個(gè)所述加料口每間隔第一預(yù)設(shè)時(shí)間段在對(duì)應(yīng)的區(qū)域內(nèi)同時(shí)加入預(yù)設(shè)量為θ的氧化鋁；

所述方法包括：

當(dāng)獲取到陽(yáng)極更換開始信號(hào)時(shí)，確定所述電解槽中的換極操作區(qū)域；所述換極操作區(qū)域?yàn)樗鰠^(qū)域內(nèi)陽(yáng)極進(jìn)行更換操作的區(qū)域；

當(dāng)獲取到陽(yáng)極更換結(jié)束信號(hào)時(shí)，則依據(jù)所述換極操作區(qū)域在換極操作時(shí)的陽(yáng)極電流變化值以及所有所述區(qū)域的陽(yáng)極電流值的平均值，控制所述換極操作區(qū)域?qū)?yīng)的加料口改變所述換極操作區(qū)域內(nèi)加入的氧化鋁加料量；

判斷所述換極操作區(qū)域是否為端部區(qū)域；所述端部區(qū)域?yàn)樗鲭娊獠壑兄淮嬖谝粋?cè)相鄰區(qū)域的區(qū)域；