[發明專利]一種氧鋁聯產電解槽豎式陰極爐幫形狀或陰極傾斜角的快速測定方法

在審

• 申請號: 202110969686.5
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN115710729A
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 請求不公布姓名
• 申請（專利權）人: 浙江睿曦綠業新材料科技有限公司
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08;C25C3/20;C25B1/02;C25B15/023;G01B21/22;G01B21/20
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 陳佳佳

本發明屬于鋁冶煉領域，具體涉及一種氧鋁聯產電解槽豎式陰極爐幫形狀或陰極傾斜角的快速測定方法。本發明將旋轉角度傳感器與測定棒結合，通過旋轉角度傳感器進行升降、旋轉測定棒，自動記錄旋轉角，根據旋轉角與測定棒的固有尺寸計算出爐幫或陰極距離基準軸的距離，從而確定陰極爐幫形狀或陰極的傾斜角；本發明提出的陰極爐幫形狀與陰極傾斜角的快速測定方法，簡單實用、操作方便，且測定精度較高，檢測方式也容易實現，易推廣。

技術領域

本發明屬于鋁冶煉領域，具體涉及一種氧鋁聯產電解槽豎式陰極爐幫形狀或陰極傾斜角的快速測定方法。

背景技術

現行Hall-Herout鋁電解槽采用消耗性碳素陽極，不僅消耗大量以優質石油焦為主體的炭素材料，排放大量溫室效應氣體CO₂、強溫室氣體碳氟化合物(CF₄、C₂F₆)、SO₂，而且在現行鋁電解過程中，需要不斷地更換預焙陽極碳塊，導致電解生產不穩定，并增加了勞動強度、工人面對高溫熔體的人身風險和氟化物的無組織排放；預焙碳陽極生產過程中也會排放致癌性的芳香族化合物(PAH)、SO₂、粉塵，這些都是PM2.5的主要來源之一；此外，采用碳素陽極也是現行鋁電解工藝的高能耗、高成本等問題的主要原因之一。

采用非碳陽極或稱惰性陽極實現氧氣與原鋁聯產電解新工藝，可以解決上述排放與污染問題，并可提高生產效率、減少占地面積、降低生產成本，而成為國際鋁業界和材料界的關注焦點和研究熱點。非碳陽極使用在氧鋁聯產電解過程中有以下優點：(1)電解過程中電極幾乎不消耗，材料消耗量不到碳陽極的百分之一，無需附屬的炭素加工廠和碳陽極組裝廠，降低了生產成本，消除了由炭素陽極生產與使用帶來的環境影響與污染；(2)電極不消耗，極距穩定，易于控制，陽極更換頻率減少十倍以上，勞動強度和職業風險大為降低；(3)可以采用更高的單位體積電流，使電解槽產能增加；(4)陽極的產品為氧氣，避免了環境污染，氧氣還可以作為副產品。

采用非碳陽極使鋁電解反應方程式由Al₂O₃+C＝Al+CO₂，E＝1.2V轉為Al₂O₃＝Al+O₂，E＝2.2V；后者的理論分解電壓比前者大1V，因此采用非碳惰性陽極必須使用更保溫的電解槽結構，需要采用豎式結構電解槽。采用電極豎式布置的惰性陽極鋁電解槽，由于電極面積可以成倍的增加，加上惰性陽極與惰性陰極的尺寸小，從而減少電解槽體積、增加產率、減少散熱，彌補惰性陽極理論分解電壓高于炭陽極的缺點。

基于豎式結構電解槽對側部保溫要求嚴苛的特點，較好的爐幫，能起到電解槽的保溫，降低電解槽的熱損，減少能量的輸入，從而降低電壓，能減少側部水平電流的走向，降低電流空耗，電解槽的生產應緊緊圍繞爐幫的變化進行參數調整，確保指標的穩定和電解槽的平穩運行。因此需要獲取資料用于全面分析與優化電解槽設計(特別是熱場設計)，或全面分析與優化槽況及工藝技術條件時，往往需要進行此項測定。

然而立于槽底的豎式惰性陰極在電解槽運行過程中會因為熱膨脹、鈉/鉀膨脹、鋁水與電解質的流動等原因而發生傾斜，影響電流分布，造成電解槽運行不正常、非碳陽極腐蝕加大等不利后果，因此需要在電解槽運行過程對傾斜陰極進行現場檢測和判斷。

發明內容

本發明的目的就是提供一種氧鋁聯產電解槽豎式陰極爐幫形狀或陰極傾斜角的快速測定的方法。(所述氧鋁聯產電解槽采用豎式布置的惰性陽極與惰性陰極，惰性陽極與惰性陰極交錯排列，豎式陽極懸掛在電解槽上部，豎式陰極安置于電解槽底部基底上)

所述現場測量操作方法是利用旋轉角度傳感器測得的旋轉角，通過機械式定位方法，測定棒可以升降、旋轉，自動記錄高度，利用旋轉角度傳感器測得的旋轉角，根據旋轉角算出距離基準軸的距離，計算出爐幫形狀或陰極傾斜狀態?；蛲ㄟ^溫度傳感器測量出的溫度計算出傳感器到高溫液體的距離，然后根據每個點位距離的不同，計算繪制出爐幫形狀。