[发明专利]一种铝电解初晶温度测量方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝电解初晶温度测量方法及系统。

背景技术

近年来，我国铝冶金工业有了飞速发展，现在已经成为世界产铝大国。全球电解铝增产动力主要来自中国。铝电解质初晶温度是铝电解生产中重要的工艺研究参数之一。初晶温度即铝电解质初始结晶(凝固)时的温度，在电解过程中电解槽的温度(电解质温度)应高于初晶温度，电解才可以顺利地进行。电解质温度高出初晶温度的部分称为过热度，一般认为最佳过热度是10℃左右。电解质温度主要由电解槽的电流效率、热收入、电解槽内的铝量决定；初晶温度由电解质成分决定。物料平衡可由氧化铝浓度的控制来解决，能量平衡控制则没有很好控制，能量平衡控制的目标，就是把铝电解质温度控制在适当的低温范围内。通常电解质温度介于910℃至980℃之间。当电解质温度降低时，能极大地减少电能的损耗，铝的重量损失大为减小，其原因是随着温度的降低，金属的溶解度减小；但温度过低，将导致电解质结晶严重，影响整个电解槽不能运行，造成“病槽”或者“死槽”，因而在电解槽稳定运行与节能降耗之间存在着矛盾。

测量时，6路K型高精度热电偶同时插入槽内熔体不同深度处，其中1路用于炉体温度测量，其余5路K型高精度热电偶同时插入槽内熔体不同深度处，深度依次相差5cm，用于电解质样温度的测量，自动地获取铝电解槽中电解质温度梯度分布情况等参数，但检测过程存在一些干扰，如生产过程中液面波动等。

实践证明，铝电解质温度的高低，与电流效率的高低有直接关系。在保持电解槽正常运行的条件下，电解质温度降低10℃，则电流效率将提高1～1.5％。

实时准确测量电解质温度，根据实际情况当过热度每降低10℃，即可降低电能损耗达2％～3％，对一个年产几十万吨原铝的企业来说，就可节约成本数千万元。对于电解铝生产企业而言，可最大程度地降低每吨原铝的生产成本，获取显著的经济效益；对于社会而言，可减少能源消耗与浪费，获得显著的社会效益。

因此，有必要设计一种铝电解初晶温度测量方法及系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铝电解初晶温度测量方法及系统，该铝电解初晶温度测量方法及系统易于实施，且测量数据准确。

发明的技术解决方案如下：

本发明依据的理论如下：当一个冷的物体快速地浸入到高温熔盐中时，其表面立即冷凝一层凝固物。由于该过程相当于部分电解质进行“骤冷”，因此凝固物成份与溶盐相同，在物体温度不断升高的过程中，凝固层经历了加厚、稳定、减薄直至全部熔化这一过程。如果物体的体积足够小，而且导热性能又相当好，则在任何时刻可以认为物体的温度是均匀的，那么在凝固层熔化完这一瞬间，物体的温度就是熔盐的初晶点(对于纯熔盐则为熔点)。根据传热原理，在凝固物全部熔化完的瞬间，物体的温度变化率突然上升，出现一个突变点，这一突变点所对应的温度就是熔盐的初晶点温度。依据以上情况，设计多个热电偶组成的阵列，同时插入槽内熔体不同深度处，自动地获取铝电解槽中电解质温度梯度分布情况等参数，并通过上位机软件确定电解质温度与时间的曲线，根据电解质温度曲线前后两点形成的直线，判定位于直线左边并距离直线最远点为初晶温度点。有益效果：

本发明的铝电解初晶温度测量方法及系统，通过多个热电偶组成的阵列在同时插入槽内熔体不同深度处，自动地获取整槽中电解质温度梯度分布情况等参数，准确地测量出铝电解的初晶温度，当生产过程中电解质温度降低时，能极大地减少电能的损耗，从而能提高铝电解效率。

附图说明

图1为铝电解初晶温度测量系统的结构框图。

图2为6路K型高精度热电偶结构示意图。

图3为电解质温度曲线及电解质初晶温度的判定示意图。标号说明：1-炉体装置，2-K型热电偶，3-温度信号处理电路，4-按键，5-炉温控制电路，6-主控制器，7-声光报警电路，8-上位机；，1-炉体部分，12-控制电路部分，13-上位机部分。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1：