CN102758224A

CN102758224A - 阳极效应抑制与熄灭的方法

Info

Publication number: CN102758224A
Application number: CN2011101098982A
Authority: CN
Inventors: 杨晓东; 周东方; 马恩杰; 张钦菘; 符勇; 殷小宝
Original assignee: Shenyang Aluminum and Magnesium Engineering and Research Institute Co Ltd
Current assignee: Shenyang Aluminum and Magnesium Engineering and Research Institute Co Ltd
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2031-04-29
Also published as: CN102758224B; NO20131575A1; CA2834498A1; WO2012146060A1

Abstract

本发明涉及一种用于预焙阳极电解槽的阳极效应抑制与熄灭的方法，包括下述步骤：确定即将发生阳极效应的阳极；电解槽通过下料口对即将发生阳极效应的阳极进行下料；如果发生阳极效应，根据发生阳极效应的阳极位置只抬压局部母线即可熄灭阳极效应。本发明的优点效果：通过有针对性的局部补充氧化铝能够有效抑制阳极效应的产生以及通过抬压局部母线可以熄灭已经发生的阳极效应。本发明能对出现阳极效应特征的阳极通过单点局部下料来抑制阳极效应的发生，避免了全部下料口同时下料对电解槽状态的破坏，有利于稳定电解槽运行，同时，通过抬压局部母线来熄灭阳极效应可以达到节能降耗的效果。

Description

阳极效应抑制与熄灭的方法

技术领域

本发明涉及一种用于预焙阳极电解槽的阳极效应抑制与熄灭的方法，尤其涉及当确定预焙阳极铝电解槽即将发生阳极效应具体区域后，如何通过单点局部下料对即将发生的阳极效应区域进行抑制以及当发生阳极效应后的熄灭方法。

背景技术

传统预焙阳极电解槽根据整体槽电压的信号来预测电解槽阳极效应的情况，在预测出阳极效应后通过采用的方法是全部下料口同时进行大下料来抑制阳极效应的发生。但实际上阳极效应的发生首先往往于个别阳极上，所有下料口都进行下料的方法，会改变氧化铝在电解质中的浓度，使其在空间分布上不均匀，增加氧化铝消耗量，极端情况下会在电解槽阴极表面产生沉淀。

传统预焙阳极电解槽在发生阳极效应时通常采用整体抬压母线或者人工插效应棒的方式来实现阳极效应的熄灭。人工插效应棒的方式熄灭阳极效应不仅时间上滞后，增加工人的操作强度，而且随着铝产能的增加，效应棒的使用越来越大，如不得到控制，必然会给森林带来严重破坏。而整体抬压母线的方式来熄灭阳极效应，由于没有针对性，不仅造成能量的浪费，而且容易使电解槽的热平衡经常随着整体极距的调整而受到破坏。

近年来随着电解槽尺寸不断变大，这种传统的没有针对性的阳极效应抑制与熄灭方法已经不能适应对新型电解槽进行精细化操作的要求，也不符合现在社会对降低铝电解过程能源消耗的目标。新的阳极效应抑制与熄灭方法对进一步提高铝电解槽的技术经济指标十分重要。

发明内容

为解决上述技术问题本发明提供一种阳极效应抑制与熄灭的方法，目的是能够在精确定位即将发生阳极效应的区域后，通过控制氧化铝单点下料装置，实现针对性下料而抑制阳极效应，减少阳极效应的发生，降低氧化铝消耗，在发生阳极效应后，能够实现具有针对性的抬压局部母线来熄灭阳极效应，从而实现节约能源消耗。

为达上述目的本发明阳极效应抑制与熄灭的方法，包括下述步骤：确定即将发生阳极效应的阳极；电解槽通过下料口对即将发生阳极效应的阳极进行下料；如果发生阳极效应，根据发生阳极效应的阳极位置只抬压局部母线即可熄灭阳极效应。

所述的确定即将发生阳极效应的阳极是指：对不同下料口对应的阳极进行划分，根据阳极与下料口之间的距离，下料口周围电解质梯度的递减，通过对不同下料口对应阳极进行加权，当不同下料口对应的阳极出现阳极效应特征的数量大于规定的比例后，即可确定为抑制阳极效应发生而需要进行氧化铝下料的下料口位置。

所述的阳极出现阳极效应特征取值为1，阳极不出现阳极效庆特征取值为0，对各个下料口对应的阳极求和；设下料口判别阈值为P，0<P<=1，判断各个下料口对应阳极的和除以各个下料口对应的阳极数与P之间的大小，如果各个下料口对应阳极的和除以各个下料口对应的阳极数大于P，那么该下料口需要进行氧化铝下料，下料数量为能够抑制阳极效应发生的最小量。

所述的根据发生阳极效应的阳极位置只抬压局部母线即可熄灭阳极效应包括：将电解槽两侧母线分为至少两部分区域，每部分分别由各自的阳极提升机构进行控制；确定需要局部动极的区域，如果阳极导杆具有阳极效应发生前的特征取值为1，阳极导杆不具有阳极效应发生前的特征取值为0，对各个部分区域求和，设局部动极判别阈值为Q，各个部分区域求和如果大于Q，则需要抬压对应的局部母线。

本发明的优点效果：通过有针对性的局部补充氧化铝能够有效抑制阳极效应的产生以及通过抬压局部母线可以熄灭已经发生的阳极效应。本发明能对出现阳极效应特征的阳极通过单点局部下料来抑制阳极效应的发生，避免了全部下料口同时下料对电解槽状态的破坏，有利于稳定电解槽运行，同时，通过抬压局部母线来熄灭阳极效应可以达到节能降耗的效果。

附图说明

图1是确定电解槽下料口以及下料口具体示意图。

图2是电解槽局部母线划分示意图。

具体实施方式

一、首先通过安装在电解槽阳极导杆上的电压信号采集装置，实时获得阳极导杆等距压降信号，然后通过数据处理器的运算，根据阳极效应发生前的特征，找到即将发生阳极效应的阳极。

具体方法如下：

步骤1:数据的预处理。对阳极导杆等距压降数据的预处理是对电解槽每个阳极导杆，截取时间长度为

的阳极导杆等距压降原始数据进行数据预处理；处理方法采用如下平滑公式进行，实现将信号中的异常针振去除，公式如下：

其中

是的光滑值，

为原始数据采集值，数据的开始两点和最后两点分别只用上述公式组中的第一，第二和第四，第五两式进行计算。

步骤2：低通滤波处理。对处理后的阳极导杆等距压降数据进行低通滤波是指采用巴特沃斯双线性滤波，滤波频率上限默认值为1/600Hz。

步骤3：高频针震处理。将得到的低通滤波数据分别进行高频针震处理是指将时间长度

均分为5等份，按下式计算每个周期

内的阳极导杆等距压降针震强度，公式如下：

；

然后按下式对各时间周期上的针震强度进行平滑处理；

，其中；则在当前预测周期内的针震强度为；其中，

为在每个均分时间段内原始阳极导杆的等距压降的最大值与最小值，

为在每个均分时间段内经过低通滤波的阳极导杆等距压降。

步骤4：斜率处理。将得到的低通滤波数据分别进行斜率处理是指阳极导杆等距压降斜率为预测周期

时间段内经过低通滤波后的阳极导杆等距压降的平均变化速率；同样将时间长度

均分为5等份，则周期

内阳极各阳极导杆等距压降的斜率计算公式为：

。

步骤5：累计斜率处理。将得到的低通滤波数据分别进行累计斜率处理是指通过下述公式进行计算：

。

步骤6：即将发生阳极效应的判定。高频针震处理、斜率处理和累计斜率处理后的数据再经过阳极效应判别处理是指对斜率，累计斜率与高频针震设置阈值，如果阳极导杆等距压降累积斜率连续若干周期持续下降、阳极导杆等距压降本周期斜率大幅下降或阳极导杆等距压降高频针振大幅增加，则判定即将发生阳极效应。

二、根据下述方法确定需要进行补充下料来抑制阳极效应发生的下料口。

方法如下：

步骤1:首先根据电解槽原始设计确定该类型电解槽有多少下料口以及这些下料口的具体位置。

下面以图1为例进行说明。

步骤1：图1中的A1-A14和B1-B14为阳极，共分为4个下料口，分别为A、B、C和D下料口。

步骤2：根据各阳极与下料口的距离来确定各下料口负责的阳极，并划分出集合。即如果个别导杆具有阳极效应的特征，那么需要哪个下料口下料来抑制阳极效应。考虑下料口与各阳极的位置关系，对各下料口负责的阳极进行了如下划分：

A={A1,A2,A3,A4,B1,B2,B3,B4}

B={A4,A5,A6,A7,A8,B4,B5,B6,B7,B8}

C={A7,A8,A9,A10,A11,B7,B8,B9,B10,B11}

D={A11,A12,A13,A14,B11,B12,B13,B14}。

步骤3：由于在各下料口周围应存在氧化铝浓度梯度递减，因此根据阳极与下料口的距离，考虑氧化铝浓度在电解质中的分布情况，对各下料口负责的阳极进行权重的修正。

情况如下：

A={K1*A1,K2*A2,K2*A3,K1*A4,K1*B1,K2*B2,K2*B3,K1*B4}

B={K1*A4,K2*A5, K3*A6,K2*A7,K1*A8,K1*B4,K2*B5, K3*B6,K2*B7,K1*B8}

C={K1*A7,K2*A8, K3*A9,K2*A10,K1*A11,K1*B7,K2*B8, K3*B9,K2*B10,K1*B11}

D={K1*A11,K2*A12,K2*A13,K1*A14,K1*B11,K2*B12,K2*B13,K1*B14}；其中K1，K2，K3分别为权重，K1,K2,K3分别取0.9,0.95,1。

步骤4：在步骤3中A1~A14，B1~B14分别代表对应导杆是否具有阳极效应发生前的特征。如果有特征那么对应取值为1，否则取值为0。对各A，B，C，D四个集合进行求和，即分别计算sum(A),sum(B),sum(C)及sum(D)。

步骤5:设下料口判别阈值为P，0<P<=1。判断sum(A)/M1>P，sum(B)/M2>P，sum(C)/M2>P，sum(D)/M1>P是否成立。其中M1=8，M2=10，即不同下料口负责的阳极数量，不同结构电解槽同样可以按该方法进行处理。如果成立那么该下料口需要进行氧化铝下料，下料数量为能够抑制阳极效应发生的最小量。

步骤6：如果无法抑制阳极效应的发生，在阳极效应已经发生后根据下面步骤来确定如何抬压局部母线来熄灭阳极效应。

如图2表示一种类型的电解槽局部母线划分情况。即将电解槽原有两侧母线分为E、F和G三部分区域，其中E={E1,E2,E3,E4,F1,F2, F3,F4}为第一部分区域。F={E5,E6,E7,E8,E9,E10, F5,F6,F7,F8,F9,F10}为第二部分区域。G={E11,E12,E13,E14,F11,F12,F13,F14}为第三部分区域。

这三部分分别由各自的阳极提升机构控制进行控制，可以使这三部分单独进行提升和下降。不同类型电解槽可以根据情况进行不同的划分。

那么按照下面的方法来确定需要局部动极的区域：

步骤1:E1~E14，F1~F14分别代表对应导杆是否具有阳极效应发生前的特征。如果有特征那么对应取值为1，否则取值为0。对各E，F，G三个集合进行求和，即分别计算sum(E),sum(F)及sum(G)。

步骤2: 设局部动极判别阈值为Q，一般取Q=0。判断sum(E) >Q，sum(F) >Q及sum(G) >Q是否成立。即在不同的局部母线划分中是否有具有即将发生阳极效应特征的阳极。如果成立那么需要抬压对应的局部母线。

步骤3:等待槽控机发送的阳极效应发生标志，如果槽控机确认已经发生了阳极效应，那么抬压步骤2中确定的局部母线以熄灭已经发生的阳极效应。

Claims

1.阳极效应抑制与熄灭的方法，其特征在于包括下述步骤：确定即将发生阳极效应的阳极；电解槽通过下料口对即将发生阳极效应的阳极进行下料；如果发生阳极效应，根据发生阳极效应的阳极位置只抬压局部母线即可熄灭阳极效应。

2.根据权利要求1所述的阳极效应抑制与熄灭的方法，其特征在于所述的确定即将发生阳极效应的阳极是指：对不同下料口对应的阳极进行划分，根据阳极与下料口之间的距离，下料口周围电解质梯度的递减，通过对不同下料口对应阳极进行加权，当不同下料口对应的阳极出现阳极效应特征的数量大于规定的比例后，即可确定为抑制阳极效应发生而需要进行氧化铝下料的下料口位置。

3.根据权利要求2所述的阳极效应抑制与熄灭的方法，其特征在于所述的阳极出现阳极效应特征取值为1，阳极不出现阳极效庆特征取值为0，对各个下料口对应的阳极求和；设下料口判别阈值为P，0<P<=1，判断各个下料口对应阳极的和除以各个下料口对应的阳极数与P之间的大小，如果各个下料口对应阳极的和除以各个下料口对应的阳极数大于P，那么该下料口需要进行氧化铝下料，下料数量为能够抑制阳极效应发生的最小量。

4.根据权利要求1所述的阳极效应抑制与熄灭的方法，其特征在于所述的根据发生阳极效应的阳极位置只抬压局部母线即可熄灭阳极效应包括：将电解槽两侧母线分为至少两部分区域，每部分分别由各自的阳极提升机构进行控制；确定需要局部动极的区域，如果阳极导杆具有阳极效应发生前的特征取值为1，阳极导杆不具有阳极效应发生前的特征取值为0，对各个部分区域求和，设局部动极判别阈值为Q，各个部分区域求和如果大于Q，则需要抬压对应的局部母线。