[发明专利]一种惰性铝电解槽氧气监测及瞬时电流效率测定的方法

说明书

技术领域

本发明属于铝电解领域，尤其涉及一种惰性铝电解槽过程产生氧气的检测和电流效率测定的方法。

背景技术

惰性铝电解槽区别于现行广泛应用于原铝生产的电解槽是：惰性电解槽不再使用现行槽所用的炭阳极来进行电解生产，取而代之的是惰性阳极，有金属惰性阳极、陶瓷惰性阳极、金属陶瓷惰性阳极等等，惰性阳极不同于炭阳极参与电解反应，而是基本不参与电解反应，因此，在生产过程中，惰性电极在产生铝的同时释放出来的是氧气而非二氧化碳。

传统电解槽反应            2Al₂O₃ + 3C = 4Al + 3CO₂

惰性电解槽反应             2Al₂O₃ =  4Al + 3O₂

与碳阳极相比，惰性阳极有以下优点：(1)惰性阳极消耗较少，可大量减少优质碳素材料的消耗；(2)惰性阳极不需要经常更换。不仅减少了阳极的维护操作费用，而且有利于铝电解过程的稳定；(3)阳极气体是有价值的副产品氧气，劳动条件和环境友好，不存在污染问题；(4)为设计高效节能新型铝电解槽创造了条件。因此，世界各大铝业公司都在加速惰性铝电解槽的试验和研究。

由于惰性铝电解槽相关的很多生产过程、操作、控制等都是有别于现行铝电解槽的全新的工作。由于惰性铝电解槽在电解过程中生产氧气，使得通过监测氧气来推算和测定电解槽的电流效率变得可能。

发明内容

本发明的目的是提供一种惰性铝电解槽过程产生氧气的检测和电流效率测定的方法。

上述目的是通过下述方案实现的：

一种惰性铝电解槽氧气监测及瞬时电流效率测定方法，所述测定方法包括以下步骤：通过安装在惰性电解槽的烟气管道上的监测系统测量烟气温度、流速、压力及氧气浓度数据，将所有监测到的数据送入数据处理器后，进行电解槽氧气排放量计算，并结合采集的系列电流计算出电流效率。

根据上述的测定方法，其特征在于，所述氧气排放量的计算方法是根据所述监测系统所测得的烟气的温度、压力、流速、氧气浓度，以及烟气管道的管径和指定的时间，来计算规定时间内排放的氧气体积，根据理想气体状态方程P₀V₀T₀=P₁V₁T₁再转换成标准状态下的氧气体积。

根据上述的测定方法，其特征在于，所述电流效率的计算方法是根据单位时间内惰性铝电解槽排放出的氧气总量，计算出氧气质量，再根据氧化铝的电解反应所产金属铝和氧气的质量比例关系，计算出单位时间内生成的铝的质量，结合在单位时间内根据槽电流计算出的理论最大产铝量，单位时间内生成的铝的质量与单位时间内根据槽电流计算出的理论最大产铝量的比例关系即为该铝电解槽在此单位时间内的瞬时电流效率。

根据上述的测定方法，其特征在于，根据多个单位时间的瞬时电流效率均值，即可得到电解槽在较长一段时间内的平均电流效率。

根据上述的测定方法，其特征在于，所述监测系统包括安装在在惰性电解槽烟气管道上的温度传感器、压力传感器、气体流速传感器、以及氧气浓度传感器。

根据上述的测定方法，其特征在于，所述监测系统测得的数据可以直接送入单板机或PLC或工控机或PC机中处理，数据送入数据处理器的通讯方式可以是和处理器相适应的任何一种通信方式。

根据上述的测定方法，其特征在于，所述温度传感器为接触式热电偶或热电阻式温度传感器，温度测量范围在0-400℃。

根据上述的测定方法，其特征在于，所述压力传感器的测量范围不小于±3000Pa。

根据上述的测定方法，其特征在于，所述气体流速传感器的测量范围不小于0-10m/s。

根据上述的测定方法，其特征在于，所述氧气浓度传感器，其测量精度分辨率应达到0.01%。

根据上述的测定方法，其特征在于，所述氧气浓度传感器在管道上的安装位置应远离各种弯头、阀门及有变径和分支的部位。

本发明的有益效果：本发明为惰性电解槽的生产提供了氧气浓度测定和电流效率预测的方法，可供了解惰性铝电解槽实时运行状态，供控制系统进行氧化铝按需下料控制和浓度稳定控制，通过惰性电解槽所产氧气量统计，通过和理论出铝量的对比来指导生产使用，有助于惰性铝电解槽生产运行的精准控制和管理。

具体实施方式