[发明专利]一种铝电解槽电解质过热度检测仪

说明书

技术领域

本发明属于铝电解槽的自动控制或调节装置的技术领域，具体涉及到一种铝电解槽电解质过热度检测仪。

背景技术

电解质过热度是指电解质温度与其初晶温度的差值。研究表明：过热度过高，不利于电解槽内炉帮的形成和保持；过热度过低，对于氧化铝的溶解和生产稳定不利。在一定的电解温度下，过热度越低，电流效率越高。因此，对于过热度的测量和控制越来越受到重视。

中国专利200320128760.8、200420030787.8和200520091983.0先后公开过多种电解质过热度测试仪。这些仪器的测试方法均是利用专用探头从槽内取出少量熔融电解质，由浸入电解质内的测温元件跟踪电解质的温度变化过程，根据电解质相变过程中出现的温度阶跃以确定其初晶温度，进而计算出其过热度。

中国专利200720010200.0公开了《一种铝电解槽电解质过热度在线检测仪》，该装置的测温探头保护管由一种耐熔融电解质腐蚀的材料制成，能够长期浸泡在熔融电解质中，可根据需要随时启动控制程序测量电解质的过热度。然而，它的工作原理与上述专利一样，仍然只是通过检测电解质的降温曲线，由降温曲线上出现的平台和拐点来确定电解质的初晶温度和过热度。问题在于在检测实践中，有时候电解质降温曲线上平台和拐点并不明显出现，这就会影响到检测电解质初晶温度和过热度时的灵敏度和准确性，看来要解决这一问题，还需要从原理上提出新的构思。

发明内容

本发明的目的是寻求一种精确测定电解质过热度方法的新的构思。在此基础上，相应地提出一种新型的铝电解质过热度检测仪。发明人注意到，在测量铝电解质凝固的温度变化曲线时，其拐点的出现往往并不明显，而其电阻变化却是极其明显，因为熔融电解质是离子导体，而一旦电解质凝固，它立即便成为绝缘体，故此时电阻便会出现突变。因此通过观测电解质电阻随温度变化，便能精确地测定电解质的初晶温度，从而精确地测定电解质的过热度。

本发明的铝电解槽电解质过热度检测方法，其特征在于通过在电解质冷却时，同时检测铝电解质的温度下降和相应电阻发生的变化曲线来确定电解质的过热度。

本发明还提出了一种实施铝电解槽电解质过热度检测方法的检测仪，包括测温热电偶、测温桶和记录装置，其特征在于：除了测温热电偶外，另安有一对插入到测温桶熔融电解质中的电极和测量该两电极间电阻的装置，以及由单片计算机控制的电信号采集和处理的电子电路。

本发明的铝电解槽电解质过热度检测仪，所说的由单片计算机控制的电信号采集电子电路，包括：(1)同测温热电偶相连接的信号放大器和滤波器；和(2)同电极相连接的电控变阻器和信号取样器。

本发明的铝电解槽电解质过热度检测仪，所说的由单片计算机控片计算机控制的电信号处理电子电路，包括：(1)同电极相连接的方波输出电路和电控变阻器信号输出电路；和(2)显示模块。

本发明的铝电解槽电解质过热度检测仪在检测时，将热电偶和测电阻的两电极插入由坩埚容器所做的测温桶内，一同插入电解质中同时测量测温桶内的温度，当温度保持稳定不变时，将坩埚拿离电解质，此时电解质开始降温，同时测量电解质的温度和电阻，并记录测量的温度和电阻曲线，当电解质开始结晶时熔盐电解质的电阻出现明显的变化，此时的所测点的温度值即为电解质的初晶点温度。同样通过电解质的电阻也可以计算出电解质的温度。

本发明的方法其基本原理是，当电解质熔体达到初晶温度时，电解质熔体中有冰晶石固体颗粒开始析出，电解质由液相开始向固相发生变化，同时电解质的物理特性和化学特性相应地也会发生较大的变化，电解质的电性能逐步由导体向绝缘体变化；虽然各种添加剂对电解质电导率的影响有所不同，但它们对电导率的综合影响通常满足以下对数关系式：

lnk＝a+b*CR-c*Al₂O₃(w％)-d*CaF₂(w％)-e*MgF₂(w％)

+f*LiF(w％)+g*NaCl(w％)+h*Li₃AlF₆(w％)-i/T(K)

其中a，b，c，d，e，f，h，i为常数，k为电解质的电导率，T为电解质的温度，CR为电解质的分子比，w％为质量百分比。

上述各系数的取值范围为：0＜a，b＜9；

0.01＜c＜0.09；

0.001＜d，e，f，g＜0.09；

0.001＜h＜0.009；

1000＜i＜3000；