CN101270485A - 电解过热度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电解过热度控制方法，属于铝电解技术领域，按照初晶温度计算公式计算初晶温度，通过测量实际温度T，获得过热度ΔT＝T－T初；再根据测量实际温度T和需要控制的过热度ΔT，调整配料中AlF3的添加量，满足初晶T初的要求，保证过热度ΔT的准确稳定控制；有效降低电解过热度，提高电流效率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解过热度控制方法，属于铝电解技术领域。
背景技术
铝电解槽在正常生产中，为保证酸性电解质成分稳定及提高电解质成分导电率，通常向铝电解槽中添加一定数量的氟化盐，主要是氟化铝，通常消耗量为20-40kg/t-Al，以保证电解质中游离氟化铝量易保持一定范围，通常为5-13％，处于酸性电解生产中。过去根据邱竹贤的实验结论，生产温度每降低10℃，可提高电流效率0.1％。过去生产中主要控制思路放在对电解温度的控制，通过调整技术工艺条件、修改计算机参数和添加氟化盐的方法来实现对电解温度的控制，缺少对电解质初晶温度和电解过热度的控制。但随着电解技术理论的发展，逐步改变了这种理论，最好控制过热度，过热度每降低10℃，可提高电流效率0.5％以上，为了保证生产的准确性，有效合理地控制生产温度，将过热度控制在0--10℃范围内较为理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电解过热度控制方法，有效降低电解过热度，提高电流效率，降低生产成本。
本发明所述的电解过热度控制方法，按照下列公式计算初晶温度：
T初(℃)＝979.8+16.5LiF-6.42MgF2-0.67 CaF2-3.39 Al2O3-1.41AlF3-0.09AlF3 2
式中：LiF为LiF的重量百分含量，MgF2为MgF2的重量百分含量，CaF2为CaF2的重量百分含量，Al2O3为Al2O3的重量百分含量，AlF3为AlF3的重量百分含量；
通过测量实际温度T，获得过热度ΔT＝T-T初；
根据测量实际温度T和需要控制的过热度ΔT，调整配料中AlF3的添加量，满足初晶T初的要求，保证过热度ΔT的准确稳定控制；
AlF3的添加量＝(根据计算所需AlF3含量-分析AlF3含量+杂质分解AlF3含量)×温度系数；
其中：
根据计算所需AlF3含量为：
将电解质成分分析数据Al2O3、CaF2、MgF2和LiF的百分含量代入初晶温度计算公式计算所需AlF3含量，其中，T初(℃)＝该槽测量温度T-过热度设定值，如8℃、5℃等；
分析AlF3含量为：(6-2K)/(6+3K)*100，其中K为该槽电解质成分分析数据中的分子比；
杂质分解AlF3含量为：
根据添加的氧化铝量及氧化铝化学分析单中Na2O和H2O的重量含量，应用化学反应式2ALF3+3H2O＝AL2O3+6HF和3NaF+ALF3＝Na3ALF6Na2O进行计算。
如：计算机设定下料间隔为120秒下料一次，每次两点同时下料，每个定容器下料量为1.8Kg，即每次下料3.6Kg，每日下料次数为60秒×60分×24小时/120秒＝720次，氧化铝进入电解槽量为720次×3.6Kg＝2592Kg。氧化铝化学分析单中Na2O的含量为0.65％，H2O含量为0.25％。应用化学反应式2ALF3+3H2O＝AL2O3+6HF；计算得到参加水解反应消耗得氟化铝量为(2592Kg×0.25％)×168/54＝20.2Kg；应用化学反应式3NaF+ALF3＝Na3ALF6Na2O计算参加反应消耗氟化铝量为[(2592×0.65％)×46/62]×126/84＝8.33Kg，氟化铝总消耗量为28.53Kg。
温度系数见下表：
表中：T为测量实际温度，AX为游离氧化铝浓度，等于计算所需AlF3含量-分析AlF3含量。
本发明具有以下有益效果：
(1)容易控制电解质中游离氟化盐的浓度，使电解质中氟化盐含量变化幅度小，电解生产更加平稳，有利于电解质初晶温度控制和过热度控制，提高电流效率和延长槽寿命。
(2)结合生产数据和化学分析数据拟合的初晶温度更加准确，利于生产行程的准确控制。
(3)为氟化盐实现智能控制打下坚实基础，方便将氟化盐的经验添加改为计算机控制的机械添加，方便控制，准确度高，避免人为添加造成的游离氟化盐波动和浪费，对铝电解槽的生产冲击小，更能稳定电解生产。
(4)利用本发明方法确定的氟化铝添加，能够有效地降低电解过热度，在实际应用电解生产中过热度在0-10的合格率达到98％，有效地降低了生产成本，提高了经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施步骤：
(1)根据质检中心提供各种成分分析数据Al2O3、CaF2、MgF2和LiF的含量及确定过热度控制在0--10℃，以控制过热度5℃为控制基准，根据测量电解生产温度T，将T-5℃代入下式计算所需AlF3含量。
T初(℃)＝979.8+16.5LiF-6.42MgF2-0.67 CaF2-3.39 Al2O3-1.41AlF3-0.09AlF3 2
(2)从温度系数表，根据测量电解生产温度选择温度系数。
(3)计算杂质分解AlF3所需AlF3含量。
(4)计算添加AlF3含量。
AlF3添加量＝(根据计算所需AlF3含量-分析AlF3含量+杂质分解AlF3含量)×温度系数。
实施例1
申请人车间235#槽，电解质成分分析报表数据如下：
氟化锂：0.51％；氟化镁：1.92％；氟化钙：5.32％；氧化铝浓度：2％
分子比：2.43mol/l；温度：950℃
氟化铝的消耗量：
计算机设定下料间隔为120秒下料一次，每次两点同时下料，每个定容器下料量为1.8Kg，即每次下料3.6Kg，每日下料次数为60秒×60分×24小时/120秒＝720次，氧化铝进入电解槽量为720次×3.6Kg＝2592Kg。氧化铝化学分析单中Na2O的含量为0.65％，H2O含量为0.25％。应用化学反应式2ALF3+3H2O＝AL2O3+6HF；3NaF+ALF3＝Na3ALF6计算得到参加水解反应消耗得氟化铝量为(2592Kg×0.25％)×168/54＝20.2Kg；Na2O参加反应消耗氟化铝量为[(2592×0.65％)×46/62]×126/84＝8.33Kg，氟化铝总消耗量为28.53Kg。
将各种成分分析数据Al2O3、CaF2、MgF2和LiF的含量代入下式计算所需AlF3含量。
T初(℃)＝979.8+16.5LiF-6.42MgF2-0.67 CaF2-3.39 Al2O3-1.41AlF3-0.09AlF3 2
得到不同电解温度与ALF3浓度时ALF3的添加系数为0.5，经盘存计算该槽电解质总量为8125Kg，计算得到添加值为(0.607×8125+28.53)×0.5＝38.9Kg，添加的氟化铝中氟化铝含量为99％，计算最终当日所需添加量为38.9/99％＝39.3Kg。在微机中对氟化盐控制量做一次更改，进行微机自动控制添加氟化铝，下次电解质成分报表分析数据235#槽，分子比为2.42，氟化钙：5.41；氧化铝浓度：2.25；氟化锂：0.52；氟化镁：1.88；对该槽过热度进行测量得到过热度为5.7℃，电解质温度952.4℃，测量初晶温度946.7℃，理论初晶温度值949.6℃。
实施例2
申请人车间225#槽，电解质成分分析报表数据如下：
氟化锂：0.52％；氟化镁：1.87％；氟化钙：5.66％；氧化铝浓度：2.82％分子比：2.47mol/l；温度：952℃
首先计算氟化铝的消耗量：
计算机设定下料间隔为120秒下料一次，每次两点同时下料，每个定容器下料量为1.8Kg，即每次下料3.6Kg，每日下料次数为60秒×60分×24小时/120秒＝720次，氧化铝进入电解槽量为720次×3.6Kg＝2592Kg。氧化铝化学分析单中Na2O的含量为0.65％，H2O含量为0.25％。应用化学反应式2ALF3+3H2O＝AL2O3+6HF；3NaF+ALF3＝Na3ALF6计算得到参加水解反应消耗得氟化铝量为(2592Kg×0.25％)×168/54＝20.2Kg；Na2O参加反应消耗氟化铝量为[(2592×0.65％)×46/62]×126/84＝8.33Kg，氟化铝总消耗量为28.53Kg。
将各种成分分析数据Al2O3、CaF2、MgF2和LiF的含量代入下式计算所需AlF3含量。
T初(℃)＝979.8+16.5LiF-6.42MgF2-0.67 CaF2-3.39 Al2O3-1.41AlF3-0.09AlF3 2
得到游离氟化铝所需量为7.639，分析分子比为2.43，即实际游离氟化铝为(6-2×2.47)/(6+3×2.47)×100＝7.905，两值相差-0.266，槽温952℃，查表得到不同电解温度与ALF3浓度时ALF3的添加系数为0.75，经盘存计算该槽电解质总量为8075Kg，计算得到添加值为(0.266×8075+28.53)×0.75＝37.5Kg，添加的氟化铝中氟化铝含量为99％，计算当日所需添加量为38.9/99％＝37.9Kg。在微机中对氟化盐控制量做一次更改，微机自动控制添加氟化铝，下次电解质成分报表分析数据225#槽，分子比为2.43；氟化钙：5.72；氧化铝浓度：2.03；氟化锂：0.48；氟化镁：1.9；对该槽过热度进行测量得到过热度为4.7℃，电解质温度955℃，测量初晶温度950.3℃，理论初晶温度值950.7℃。
实施例3
申请人车间215#槽，电解质成分分析报表数据如下：
氟化锂：0.49％；氟化镁：1.87％；氟化钙：6.13％；氧化铝浓度：2.08％
分子比：2.36mol/l；温度：949℃
氟化铝的消耗量：
计算机设定下料间隔为120秒下料一次，每次两点同时下料，每个定容器下料量为1.8Kg，即每次下料3.6Kg，每日下料次数为60秒×60分×24小时/120秒＝720次，氧化铝进入电解槽量为720次×3.6Kg＝2592Kg。氧化铝化学分析单中Na2O的含量为0.65％，H2O含量为0.25％。应用化学反应式2ALF3+3H2O＝AL2O3+6HF 3NaF+ALF3＝Na3ALF6计算得到参加水解反应消耗得氟化铝量为(2592Kg×0.25％)×168/54＝20.2Kg；Na2O参加反应消耗氟化铝量为[(2592×0.65％)×46/62]×126/84＝8.33Kg，氟化铝总消耗量为28.53Kg。
将各种成分分析数据Al2O3、CaF2、MgF2和LiF的含量代入下式计算所需AlF3含量。
T初(℃)＝979.8+16.5LiF-6.42MgF2-0.67 CaF2-3.39 Al2O3-1.41AlF3-0.09AlF3 2
得到游离氟化铝所需量为9.243，分析分子比为2.36，即实际游离氟化铝为(6-2×2.36)/(6+3×2.36)×100＝9.786，两值相差-0.543，槽温949℃，查表得到不同电解温度与ALF3浓度时ALF3的添加系数为0.5，经盘存计算该槽电解质总量为8056Kg，计算得到添加值为(0.607×8056+28.53)×0.5＝38.7Kg，添加的氟化铝中氟化铝含量为99％，计算最终当日所需添加量为38.7/99％＝39.1Kg。在微机中对氟化盐控制量做一次更改，进行微机自动控制添加氟化铝，下次电解质成分报表分析数据215#槽，分子比为2.46，氟化钙：6.01；氧化铝浓度：2.20；氟化锂：0.50；氟化镁：1.89；对该槽过热度进行测量得到过热度为5.4℃，电解质温度950.2℃，测量初晶温度944.8℃，理论初晶温度值950.5℃。
Claims (1)
1、一种电解过热度控制方法，其特征在于按照下列初晶温度计算公式：
T初(℃)＝979.8+16.5LiF-6.42MgF2-0.67 CaF2-3.39 Al2O3-1.41AlF3-0.09AlF3 2
式中：LiF为LiF的重量百分含量，MgF2为MgF2的重量百分含量，CaF2为CaF2的重量百分含量，Al2O3为Al2O3的重量百分含量，AlF3为AlF3的重量百分含量；
通过测量实际温度T，获得过热度ΔT＝T-T初；
根据测量实际温度T和需要控制的过热度ΔT，调整配料中AlF3的添加量，满足初晶T初的要求，保证过热度ΔT的准确稳定控制；
AlF3的添加量＝(根据计算所需AlF3含量-分析AlF3含量+杂质分解AlF3含量)×温度系数；
其中：
根据计算所需AlF3含量为：
将电解质成分分析数据Al2O3、CaF2、MgF2和LiF的重量百分含量代入初晶温度计算公式计算所需AlF3含量，其中T初(℃)＝该槽测量温度T-过热度设定值；
分析AlF3含量为：(6-2K)/(6+3K)*100，其中，K为该槽电解质成分分析数据中的分子比；
杂质分解AlF3含量为：
根据添加的氧化铝量及氧化铝化学分析单中Na2O和H2O的重量含量，应用化学反应式2ALF3+3H2O＝AL2O3+6HF和3NaF+ALF3＝Na3ALF6Na2O进行计算；
温度系数见下表：
表中：T为测量实际温度，AX为游离氧化铝浓度，等于计算所需AlF3含量-分析AlF3含量。
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