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電解過(guò)熱度控制方法

文檔序號(hào):5276834閱讀:1012來(lái)源:國(guó)知局

專利名稱::電解過(guò)熱度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
:本發(fā)明涉及一種電解過(guò)熱度控制方法,屬于鋁電解
技術(shù)領(lǐng)域
。技術(shù)背景鋁電解槽在正常生產(chǎn)中,為保證酸性電解質(zhì)成分穩(wěn)定及提高電解質(zhì)成分導(dǎo)電率,通常向鋁電解槽中添加一定數(shù)量的氟化鹽,主要是氟化鋁,通常消耗量為20—40kg/t-Al,以保證電解質(zhì)中游離氟化鋁量易保持一定范圍,通常為5—13%,處于酸性電解生產(chǎn)中。過(guò)去根據(jù)邱竹賢的實(shí)驗(yàn)結(jié)論,生產(chǎn)溫度每降低l(TC,可提高電流效率0.1%。過(guò)去生產(chǎn)中主要控制思路放在對(duì)電解溫度的控制,通過(guò)調(diào)整技術(shù)工藝條件、修改計(jì)算機(jī)參數(shù)和添加氟化鹽的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電解溫度的控制,缺少對(duì)電解質(zhì)初晶溫度和電解過(guò)熱度的控制。但隨著電解技術(shù)理論的發(fā)展,逐步改變了這種理論,最好控制過(guò)熱度,過(guò)熱度每降低l(TC,可提高電流效率0.5%以上,為了保證生產(chǎn)的準(zhǔn)確性,有效合理地控制生產(chǎn)溫度,將過(guò)熱度控制在0—1(TC范圍內(nèi)較為理想。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種電解過(guò)熱度控制方法,有效降低電解過(guò)熱度,提高電流效率,降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明所述的電解過(guò)熱度控制方法,按照下列公式計(jì)算初晶溫度T初(。C):979.8+16.5LiF-6.42MgF2-0.67CaF2-3.39A1203-1.41A1F3-0.09A1F/式中LiF為L(zhǎng)iF的重量百分含量,MgR為MgF2的重量百分含量,CaR為CaF2的重量百分含量,A1A為Al203的重量百分含量,A1F3為A1F3的重量百分含量;通過(guò)測(cè)量實(shí)際溫度T,獲得過(guò)熱度AT-T-T初;根據(jù)測(cè)量實(shí)際溫度T和需要控制的過(guò)熱度AT,調(diào)整配料中A1F3的添加量,滿足初晶T初的要求,保證過(guò)熱度AT的準(zhǔn)確穩(wěn)定控制;A1F3的添加量=(根據(jù)計(jì)算所需AlF3含量-分析AlF3含量+雜質(zhì)分解A1F3含量)X溫度系數(shù);其中根據(jù)計(jì)算所需A1F3含量為將電解質(zhì)成分分析數(shù)據(jù)Al203、CaF2、MgF2和LiF的百分含量代入初晶溫度計(jì)算公式計(jì)算所需AlFs含量,其中,T(°0=該槽測(cè)量溫度1—過(guò)熱度設(shè)定值,如8"C、5'C等;分析A1F3含量為(6-2K)/(6+3K)*100,其中K為該槽電解質(zhì)成分分析數(shù)據(jù)中的分子比;雜質(zhì)分解Al&含量為根據(jù)添加的氧化鋁量及氧化鋁化學(xué)分析單中Na20和H20的重量含量,應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)式2ALF3+3H20=AL203+6HF和3NaF+ALF3=Na3ALF6Na20進(jìn)行計(jì)算。如計(jì)算機(jī)設(shè)定下料間隔為120秒下料一次,每次兩點(diǎn)同時(shí)下料,每個(gè)定容器下料量為1.8Kg,即每次下料3.6Kg,每日下料次數(shù)為60秒X60分X24小時(shí)/120秒720次,氧化鋁進(jìn)入電解槽量為720次X3.6Kg=2592Kg。氧化鋁化學(xué)分析單中Na20的含量為0.65%,H20含量為0.25%。應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)式2ALF,+3H20=AL203+6HF;計(jì)算得到參加水解反應(yīng)消耗得氟化鋁量為(2592KgXO.25%)X168/54=20.2Kg;應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)式3NaF+ALF3=Na3ALFeNa20計(jì)算參加反應(yīng)消耗氟化鋁量為[(2592X0.65%)X46/62]X126/84=8.33Kg,氟化鋁總消耗量為28.53Kg。溫度系數(shù)見(jiàn)下表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>表中T為測(cè)量實(shí)際溫度,AX為游離氧化鋁濃度,等于計(jì)算所需A1F3含量-分析A1F3含量。本發(fā)明具有以下有益效果(1)容易控制電解質(zhì)中游離氟化鹽的濃度,使電解質(zhì)中氟化鹽含量變化幅度小,電解生產(chǎn)更加平穩(wěn),有利于電解質(zhì)初晶溫度控制和過(guò)熱度控制,提高電流效率和延長(zhǎng)槽壽命。(2)結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)和化學(xué)分析數(shù)據(jù)擬合的初晶溫度更加準(zhǔn)確,利于生產(chǎn)行程的準(zhǔn)確控制。(3)為氟化鹽實(shí)現(xiàn)智能控制打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),方便將氟化鹽的經(jīng)驗(yàn)添加改為計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械添加,方便控制,準(zhǔn)確度高,避免人為添加造成的游離氟化鹽波動(dòng)和浪費(fèi),對(duì)鋁電解槽的生產(chǎn)沖擊小,更能穩(wěn)定電解生產(chǎn)。(4)利用本發(fā)明方法確定的氟化鋁添加,能夠有效地降低電解過(guò)熱度,在實(shí)際應(yīng)用電解生產(chǎn)中過(guò)熱度在O—IO的合格率達(dá)到98%,有效地降低了生產(chǎn)成本,提高了經(jīng)濟(jì)效益。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施步驟(1)根據(jù)質(zhì)檢中心提供各種成分分析數(shù)據(jù)八1203、CaF2、MgF2和LiF的含量及確定過(guò)熱度控制在0—10'C,以控制過(guò)熱度5'C為控制基準(zhǔn),根據(jù)測(cè)量電解生產(chǎn)溫度T,將T-5'C代入下式計(jì)算所需A1F3含量。T初(°0=979.8+16.5LiF—6.42MgF廠0.67CaF廠3,39A1203—1.41A1F3—0.09A1F32(2)從溫度系數(shù)表,根據(jù)測(cè)量電解生產(chǎn)溫度選擇溫度系數(shù)。(3)計(jì)算雜質(zhì)分解A1F3所需A1F3含量。(4)計(jì)算添加A1F3含量。八1&添加量=(根據(jù)計(jì)算所需A1F3含量-分析A1F3含量+雜質(zhì)分解A1F3含量)X溫度系數(shù)。實(shí)施例1申請(qǐng)人車間235#槽,電解質(zhì)成分分析報(bào)表數(shù)據(jù)如下氟化鋰0.51%;氟化鎂1.92%;氟化鈣5.32%;氧化鋁濃度2%分子比2.43mol/l;溫度950°C氟化鋁的消耗量計(jì)算機(jī)設(shè)定下料間隔為120秒下料一次,每次兩點(diǎn)同時(shí)下料,每個(gè)定容器下料量為1.8Kg,即每次下料3.6Kg,每日下料次數(shù)為60秒X60分X24小時(shí)/120秒二720次,氧化鋁進(jìn)入電解槽量為720次X3.6Kg=2592Kg。氧化鋁化學(xué)分析單中Na20的含量為0.65%,H20含量為0.25%。應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)式2ALF3+3H20=AL203+6HF;3NaF+ALF3=Na3ALF6計(jì)算得到參加水解反應(yīng)消耗得氟化鋁量為(2592KgXO.25%)X168/54=20.2Kg;Na20參加反應(yīng)消耗氟化鋁量為[(2592XO.65%)X46/62]X126/84=8.33Kg,氟化鋁總消耗量為28.53Kg。將各種成分分析數(shù)據(jù)Al203、CaF2、MgF2和LiF的含量代入下式計(jì)算所需AlF3含量。T初(。0=979,8+16.5LiF—6.42MgF2—0,67CaF2—3.39A1203—1.41A1F3—0.09A1F32得到不同電解溫度與ALF3濃度時(shí)ALF3的添加系數(shù)為0.5,經(jīng)盤存計(jì)算該槽電解質(zhì)總量為8125Kg,計(jì)算得到添加值為(0.607X8125+28.53)X0.5=38.9Kg,添加的氟化鋁中氟化鋁含量為99%,計(jì)算最終當(dāng)日所需添加量為38.9/99X二39.3Kg。在微機(jī)中對(duì)氟化鹽控制量做一次更改,進(jìn)行微機(jī)自動(dòng)控制添加氟化鋁,下次電解質(zhì)成分報(bào)表分析數(shù)據(jù)235#槽,分子比為2.42,氟化鈣5.41;氧化鋁濃度2.25;氟化鋰0.52;氟化鎂1.88;對(duì)該槽過(guò)熱度進(jìn)行測(cè)量得到過(guò)熱度為5.7'C,電解質(zhì)溫度952.4'C,測(cè)量初晶溫度946.7'C,理論初晶溫度值949.6°C。實(shí)施例2申請(qǐng)人車間225井槽,電解質(zhì)成分分析報(bào)表數(shù)據(jù)如下氟化鋰0.52%;氟化鎂1.87%;氟化鈣5.66%;氧化鋁濃度2.82%分子比2.47mol/l;溫度952°C首先計(jì)算氟化鋁的消耗量計(jì)算機(jī)設(shè)定下料間隔為120秒下料一次,每次兩點(diǎn)同時(shí)下料,每個(gè)定容器下料量為1.8Kg,即每次下料3.6Kg,每日下料次數(shù)為60秒X60分X24小時(shí)/120秒二720次,氧化鋁進(jìn)入電解槽量為720次X3.6Kg=2592Kg。氧化鋁化學(xué)分析單中Na20的含量為0.65%,H20含量為0.25%。應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)式2ALF3+3H20=AL203+6HF;3NaF+ALF^Na3ALF6計(jì)算得到參加水解反應(yīng)消耗得氟化鋁量為(2592KgXO.25%)X168/54=20.2Kg;Na20參加反應(yīng)消耗氟化鋁量為[(2592XO.65%)X46/62]X126/84=8.33Kg,氟化鋁總消耗量為28.53Kg。將各種成分分析數(shù)據(jù)A1203、CaF2、MgF2和LiF的含量代入下式計(jì)算所需AlF3含量。T初(。0=979.8+16.5LiF_6.42MgF2-0.67CaF2-3.39A1203—1.41A1F3—0.09A1F32得到游離氟化鋁所需量為7.639,分析分子比為2.43,即實(shí)際游離氟化鋁為(6-2X2.47)/(6+3X2.47)X100=7.905,兩值相差-0.266,槽溫952。C,查表得到不同電解溫度與ALF3濃度時(shí)ALF3的添加系數(shù)為0.75,經(jīng)盤存計(jì)算該槽電解質(zhì)總量為8075Kg,計(jì)算得到添加值為(0.266X8075+28.53)XO.75=37.5Kg,添加的氟化鋁中氟化鋁含量為99%,計(jì)算當(dāng)日所需添加量為38.9/99%=37.9Kg。在微機(jī)中對(duì)氟化鹽控制量做一次更改,微機(jī)自動(dòng)控制添加氟化鋁,下次電解質(zhì)成分報(bào)表分析數(shù)據(jù)225#槽,分子比為2.43;氟化鈣5.72;氧化鋁濃度2.03;氟化鋰0.48;氟化鎂1.9;對(duì)該槽過(guò)熱度進(jìn)行測(cè)量得到過(guò)熱度為4.7'C,電解質(zhì)溫度955°C,測(cè)量初晶溫度950.3°C,理論初晶溫度值950.7°C。實(shí)施例3申請(qǐng)人車間215#槽,電解質(zhì)成分分析報(bào)表數(shù)據(jù)如下氟化鋰0.49%;氟化鎂1.87%;氟化鈣6.13%;氧化鋁濃度2.08%分子比2.36mol/1;溫度949°C氟化鋁的消耗量計(jì)算機(jī)設(shè)定下料間隔為120秒下料一次,每次兩點(diǎn)同時(shí)下料,每個(gè)定容器下料量為1.8Kg,即每次下料3.6Kg,每日下料次數(shù)為60秒X60分X24小時(shí)/120秒二720次,氧化鋁進(jìn)入電解槽量為720次X3.6Kg二2592Kg。氧化鋁化學(xué)分析單中Na20的含量為0.65%,仏0含量為0.25%。應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)式2ALF3+3H20=AL203+6HF;3NaF+ALF^Na3ALF6計(jì)算得到參加水解反應(yīng)消耗得氟化鋁量為(2592KgXO.25%)X168/54=20.2Kg;Na20參加反應(yīng)消耗氟化鋁量為[(2592X0.65%)X46/62]X126/84=8.33Kg,氟化鋁總消耗量為28.53Kg。將各種成分分析數(shù)據(jù)Al203、CaF2、MgF2和LiF的含量代入下式計(jì)算所需AlF3含量。T初(。C):979.8+16.5LiF-6.42MgF2-0.67CaF2-3.39A1203-1.41A1F3-0.09A1F32得到游離氟化鋁所需量為9.243,分析分子比為2.36,即實(shí)際游離氟化鋁為(6-2X2.36)/(6+3X2.36)X100=9.786,兩值相差-0.543,槽溫949。C,査表得到不同電解溫度與ALF3濃度時(shí)ALF3的添加系數(shù)為0.5,經(jīng)盤存計(jì)算該槽電解質(zhì)總量為8056Kg,計(jì)算得到添加值為(0.607X8056+28.53)X0.5=38.7Kg,添加的氟化鋁中氟化鋁含量為99%,計(jì)算最終當(dāng)日所需添加量為38.7/99%=39.1Kg。在微機(jī)中對(duì)氟化鹽控制量做一次更改,進(jìn)行微機(jī)自動(dòng)控制添加氟化鋁,下次電解質(zhì)成分報(bào)表分析數(shù)據(jù)215#槽,分子比為2.46,氟化鈣6.01;氧化鋁濃度2.20;氟化鋰0.50;氟化鎂1.89;對(duì)該槽過(guò)熱度進(jìn)行測(cè)量得到過(guò)熱度為5.4°C,電解質(zhì)溫度950.2°C,測(cè)量初晶溫度944.8°C,理論初晶溫度值950.5°C。權(quán)利要求1、一種電解過(guò)熱度控制方法,其特征在于按照下列初晶溫度計(jì)算公式T初(℃)=979.8+16.5LiF-6.42MgF2-0.67CaF2-3.39Al2O3-1.41AlF3-0.09AlF32式中LiF為L(zhǎng)iF的重量百分含量,MgF2為MgF2的重量百分含量,CaF2為CaF2的重量百分含量,Al2O3為Al2O3的重量百分含量,AlF3為AlF3的重量百分含量;通過(guò)測(cè)量實(shí)際溫度T,獲得過(guò)熱度ΔT=T-T初;根據(jù)測(cè)量實(shí)際溫度T和需要控制的過(guò)熱度ΔT,調(diào)整配料中AlF3的添加量,滿足初晶T初的要求,保證過(guò)熱度ΔT的準(zhǔn)確穩(wěn)定控制;AlF3的添加量=(根據(jù)計(jì)算所需AlF3含量-分析AlF3含量+雜質(zhì)分解AlF3含量)×溫度系數(shù);其中根據(jù)計(jì)算所需AlF3含量為將電解質(zhì)成分分析數(shù)據(jù)Al2O3、CaF2、MgF2和LiF的重量百分含量代入初晶溫度計(jì)算公式計(jì)算所需AlF3含量,其中T初(℃)=該槽測(cè)量溫度T-過(guò)熱度設(shè)定值;分析AlF3含量為(6-2K)/(6+3K)*100,其中,K為該槽電解質(zhì)成分分析數(shù)據(jù)中的分子比;雜質(zhì)分解AlF3含量為根據(jù)添加的氧化鋁量及氧化鋁化學(xué)分析單中Na2O和H2O的重量含量,應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)式2ALF3+3H2O=AL2O3+6HF和3NaF+ALF3=Na3ALF6Na2O進(jìn)行計(jì)算;溫度系數(shù)見(jiàn)下表<tablesid="tabl0001"num="0001">id="icf0001"file="S2008100160274C00011.gif"wi="175"he="62"top="181"left="14"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="no"/></tables>表中T為測(cè)量實(shí)際溫度,AX為游離氧化鋁濃度,等于計(jì)算所需AlF3含量-分析AlF3含量。全文摘要本發(fā)明涉及一種電解過(guò)熱度控制方法,屬于鋁電解
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,按照初晶溫度計(jì)算公式計(jì)算初晶溫度,通過(guò)測(cè)量實(shí)際溫度T,獲得過(guò)熱度ΔT=T-T<sub>初</sub>;再根據(jù)測(cè)量實(shí)際溫度T和需要控制的過(guò)熱度ΔT,調(diào)整配料中AlF<sub>3</sub>的添加量,滿足初晶T<sub>初</sub>的要求,保證過(guò)熱度ΔT的準(zhǔn)確穩(wěn)定控制;有效降低電解過(guò)熱度,提高電流效率,降低生產(chǎn)成本。文檔編號(hào)C25C3/00GK101270485SQ20081001602公開(kāi)日2008年9月24日申請(qǐng)日期2008年5月10日優(yōu)先權(quán)日2008年5月10日發(fā)明者曹新樂(lè),朱乃寶,林玉勝,肖亞明,馬紹良申請(qǐng)人:中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司
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