[其他]鋁生產電解槽中氧化鋁成份的精確調節方法

無效

• 申請號: 86103165
• 申請日: 1986-05-06
• 公開（公告）號: CN86103165A
• 公開（公告）日: 1986-11-05
• 發明（設計）人: 邁克爾·萊羅
• 申請（專利權）人: 皮奇尼鋁公司
• 主分類號: C25C3/06
• 分類號: C25C3/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 李強

按照赫勒和埃普德(Hall-Heroult)的方法，本發明是一種精確調節鋁生產用電解槽中氧化鋁成份的方法。同時，這種調節的目的也是為了使電解槽中的電量(法拉第)消耗率維持在高水平，至少達94％。

近年來，鋁生產槽日益自動化，這不僅是為了更好地利用能源和使整個運轉更有規律性，同時也為了限制人為干擾，提高含氟液體中電流的效率。

為了保證在鋁生產槽中熔化在溶解的冰晶石中的氧化鋁的電解過程有規律地進行，其要素之一是氧化鋁引入電解液中的速率。氧化鋁量不足會引起“陽極反應”或“超速運行”，即：電解槽邊的電壓突然猛增，可以從4伏猛增到30伏或40伏，而且這個電壓可以影響整個生產流程。????

多余的氧化鋁會聚集并附著在電解槽底部，變成硬片狀，使陰極的一部份不導電。這在液態鋁層中引起局部橫向強電流，電流同磁場的相互作用，使液態鋁層發生擾動，引起電解液和金屬接觸面的不穩定，以及內行人所熟知的許多其它缺陷。

這種缺陷特別有礙于降低電解槽的溫度。降低溫度對延長電解槽的使用壽命和電量(法拉第)利用率大有好處，——可以采用所謂的“高酸度”電解液(用高含量的ALF₃)，或各種添加劑，如：氯化物、鋰鹽或鎂鹽。但是，這種電解液能夠使氧化鋁的分解能力和分解速度顯著地減弱。而且，使用這種電解液就意味著要十分精確地調節氧化鋁的含量，直至此含量達到較低的濃度而且處在兩個非常接近的極限量之間。

雖然可以通過分析電解樣品來直接測量電解液中氧化鋁的含量，但多年來，人們選擇了利用反映上述電解氧化鋁濃度的電參數來間接估算氧化鋁的含量的方法。

這個參數通常是內電阻的變化值，或者更確切地說，是內部偽電阻，它等于：

???????Ri＝(U-E₀)/J

其中，E₀是電解槽的反電動勢，通常的數值為1.65伏特，U是電解槽邊緣的電壓，J是流過的電流強度。

通過檢測，可以根據氧化鋁含量畫出一條Ri變化曲線，如果用人們非常熟悉的一些方法按一定的次數測量Ri的值，就可以估算任意時刻的濃度，用〔Al₂O₃〕來表示。

多年來，人們一致在尋找某種方式，以將氧化鋁有規律地注入電解液，并使注入的氧化鋁濃度維持在一個與預定值相接近的相對穩定值上。

那些自動供應氧化鋁的方式或多或少嚴格取決于它在電解槽中的濃度，它們在下述專利中進行了描述：雷諾德斯的法國專利FR1457?746，其中用電解槽內電阻的變化作為反映氧化鋁濃度的參數，通過一個配有在凝固電解液的干硬表面上鉆洞的器件的分配閥，將氧化鋁引入電解槽。V·A·W的法國專利FR?1?506?463的基礎是測量停止供應氧化鋁和出現陽極反應之間的時間差；阿勒庫阿的美國專利US3,400,062是采用一個“先導陽極”，以便預先測出“超速運行”的趨向，并調節氧化鋁引入的節律，氧化鋁從一個配有對凝固的電解液的干硬表面鉆洞的裝置的漏斗篩中供給。更近期的一些控制氧化鋁含量的調節方法描述在SHOWA?DENKO的日本專利申請JA52-28417/77，及MITSUBISHI的美國專利US4,126,525中。

在這些專利中的第一個中，氧化鋁的濃度保持在2-8％，根據時間T測量電解槽邊緣的電壓變量ΔV，將這個變量與預定值比較，然后改變氧化鋁的輸入速率，以便使ΔV/t趨向于預定值。這種方法的不足是由于氧化鋁含量的最小精確值達Al₂O₃的3-5％(見第8頁的圖表)，它的靈敏度會隨氧化鋁含量而變化。

在上述第二個專利中，同樣將氧化鋁的含量維持在2-8％的水平，最好是4-6％。在預定時間T₁內向電解槽注入其數量高于理論消耗值的氧化鋁，直至獲得預定的氧化鋁濃度。(例如，達到7％)然后在預定時間T₂內使輸入速率相當于理論消耗值，然后停止輸入，直至出現最初的陽極效應(“超速運行”)然后重新開始高于理論消耗值的注入速率循環。在這個方法中，氧化鋁的濃度在循環過程中是變化的，從4.9-8％。(例1)或從4.0％-7％(例2)。

最后，在我們的法國專利FR2,487?386(佩西內鋁公司，和它相對應的有EP?44?794專利和U·S·4?431?491)中，我們描述了一種精確調節氧化鋁含量的方法，根據這種方法，在預定的時間間隔內，根據電解槽的內電阻變化，調節注入的速度，交替變換氧化鋁注入速率，使其相當于或快于或慢于電解槽的消耗速率。