CN109724628A - 一种电解槽设定电压计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解槽设定电压计算方法，包括：分别计算阳极压降、电解质压降、槽周母线压降和阴极压降，则电解槽设定电压V_设定为：V_设定＝V_阳极+V_反+V_母线+V_阴极+V_质0*d，其中，V_阳极表示电解槽阳极压降，V_反为反电动势，V_母线为槽周母线电压降，V_阴为阴极压降，V_质0为单位电解质压降，d为极距。本发明能够得到合理的设定电压值，保证电解槽的能量平衡和稳定性。

Description

一种电解槽设定电压计算方法

技术领域

本发明属于电解铝技术研究领域，具体的涉及电解槽设定电压计算方法。

背景技术

能量平衡作为铝电解槽生产两大平衡之一，关系到电解槽的稳定性、效率、寿命等方方面面，而设定电压是调节电解槽能量平衡最为有效和便捷的手段。电解槽电压由阳极压降、反电动势、电解质压降、阴极压降和母线压降组成，设定电压应由以上电压组成计算得到。

现有测量阳极压降的方法，测量难度大，很难得到稳定、有效的数据；目前工业常用的阴极压降测量方法，采用测量多点局部阴极压降求平均，测量难度较大，测量结果不能准确代表全槽的阴极压降；常用电解质压降测量，是通过电解槽升降试验，根据电解槽极距变化和电压变化计算电解质压降，这样测量的电解质压降不仅误差大，且得到的电解质压降仅是当前电解质体系下的电解质压降，当电解质成分发生变化后该压降值就不再适用。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供一种电解槽设定电压计算方法。

为实现上述目的及其他目的，本发明提供一种电解槽设定电压计算方法，该方法包括：

分别计算阳极压降、电解质压降、槽周母线压降和阴极压降，则电解槽设定电压V_设定为：

V_设定＝V_阳极+V_反+V_母线+V_阴极+V_质0*d，其中，V_阳极表示电解槽阳极压降，V_反为反电动势，V_母线为槽周母线电压降，V_阴为阴极压降，V_质0为单位电解质压降，d为极距。

可选地，所述反电动势为1.65V。

可选地，所述电解槽阳极压降V_阳极的计算方法为：

获得阳极压降与极间压降的测量值V_测量，

利用所述测量值V_测量减去电解质压降和反电动势V_反得到阳极压降；

其中，所述电解质压降为V_质0*d。

可选地，所述槽周母线电压降V_母线通过以下方法获得：

将汇流到同一根立柱母线A、B侧的阴极软带视为1个区；

将电解槽阴极母线分为6个区，每个区内有8组阴极，以每组阴极爆炸焊至阴极母线对应的立柱汇流点为测点进行测量，然后与对应的立柱平均值求和，最后取平均值得到槽周母线压降。

可选地，所述阴极压降V_阴通过以下方法获得：

采用“六点测量法”，测量铝液到六个立柱汇流点的压降，计算六个压降的平均值，利用平均值减去槽周母线压降得V_母线到电解槽阴极压降。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

本发明电解槽设定电压测量计算方法，通过测量阳极导杆到铝液的压降来计算阳极压降，这样测量可以得到更加稳定和准确的阳极极压降数据；通过“六点测量法”测量阴极压降，测量的结果是铝液到电解槽所有根钢棒的平均压降，这样测量的阴极压降更能准确的代表电解槽的阴极压降；通过电解质成分分析，来计算电解质压降，可以避免不同电解槽不同时候电解质成分不同导致设定电压过高或过低，造成电解槽走热或走冷。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本发明提供一种电解槽设定电压计算方法，该方法包括：

分别计算阳极压降、电解质压降、槽周母线压降和阴极压降，则电解槽设定电压V_设定为：

V_设定＝V_阳极+V_反+V_母线+V_阴极+V_质0*d，其中，V_阳极表示电解槽阳极压降，V_反为反电动势，V_母线为槽周母线电压降，V_阴为阴极压降，V_质0为单位电解质压降，d为极距。

于一实施例中，所述反电动势为一经验值，具体可以取1.65V。

于一实施例中，所述电解槽阳极压降V_阳极的计算方法为：

获得阳极压降与极间压降的测量值V_测量，

测量值V_测量通过以下方法获取：

从48组阳极中选16组阳极进行测量，所选16组阳极每两组阳极使用时间加起来等于阳极周期天，测量16组阳极导杆到铝液的压降值V_测量'和极距(阳极底掌到铝液镜面的距离)得到，计算所述压降值V_测量'的平均值，则平均值即为测量值V_测量。

所述电解槽理论极距，通过统计系列296台槽全年电流效率，选电流效率最高的20台槽根据其压降组成计算极距，求平均作为理论极距d。

利用所述测量值V_测量减去电解质压降和反电动势V_反得到阳极压降；

其中，所述电解质压降为V_质0*d。

V_质0＝0.737*ρ*1000

ρ＝1/l^β

T₀为初晶温度，为AlF₃浓度，表示Al₂O₃的浓度，表示CaF₂的浓度，表示MgF₂的浓度，C_KF表示KF的浓度，C_LiF表示LiF的浓度，β为电导率，K为绝对温度(K＝T₀+273.15)，ρ为电阻率，V_质0为单位电解质压降，d为极距。

T₀＝1011-0.072*C_AlF3 ^2.5+0.0051*C_AlF3 ³+0.14*C_AlF3-10*C_LiF+0.736*C_LiF ^1.3+0.063*(C_LiF*C_AlF3)^1.1-3.19*C_CaF2+0.03*C_CaF2 ²+0.27*(C_CaF2*C_AlF3)^0.7-12.2*C_AlF3+4.75*C_AlF3 ^1.2-5.2*C_MgF2

于一实施例中，所述槽周母线电压降V_母线通过以下方法获得：

将汇流到同一根立柱母线A、B侧的阴极软带视为1个区；

将电解槽阴极母线分为6个区，每个区内有8组阴极，以每组阴极爆炸焊至阴极母线对应的立柱汇流点为测点进行测量，然后与对应的立柱平均值求和，最后取平均值得到槽周母线压降。

于一实施例中，所述阴极压降V_阴通过以下方法获得：

采用“六点测量法”，测量铝液到六个立柱汇流点的压降，计算六个压降的平均值，利用平均值减去槽周母线压降得V_母线到电解槽阴极压降。

最终得到V_设定＝V_阳极+V_反+V_母线+V_阴极+V_质0*d。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。

Claims (5)

1.一种电解槽设定电压计算方法，其特征在于，该方法包括：

分别计算阳极压降、电解质压降、槽周母线压降和阴极压降，则电解槽设定电压V_设定为：

V_设定＝V_阳极+V_反+V_母线+V_阴极+V_质0*d，其中，V_阳极表示电解槽阳极压降，V_反为反电动势，V_母线为槽周母线电压降，V_阴为阴极压降，V_质0为单位电解质压降，d为极距。

2.根据权利要求1所述的一种电解槽设定电压计算方法，其特征在于，所述反电动势为1.65V。

3.根据权利要求1所述的一种电解槽设定电压计算方法，其特征在于，所述电解槽阳极压降V_阳极的计算方法为：

获得阳极压降与极间压降的测量值V_测量，

利用所述测量值V_测量减去电解质压降和反电动势V_反得到阳极压降；

其中，所述电解质压降为V_质0*d。

4.根据权利要求1所述的一种电解槽设定电压计算方法，其特征在于，所述槽周母线电压降V_母线通过以下方法获得：

将汇流到同一根立柱母线A、B侧的阴极软带视为1个区；

将电解槽阴极母线分为6个区，每个区内有8组阴极，以每组阴极爆炸焊至阴极母线对应的立柱汇流点为测点进行测量，然后与对应的立柱平均值求和，最后取平均值得到槽周母线压降。

5.根据权利要求4所述的一种电解槽设定电压计算方法，其特征在于，所述阴极压降V阴通过以下方法获得：

采用“六点测量法”，测量铝液到六个立柱汇流点的压降，计算六个压降的平均值，利用平均值减去槽周母线压降得V_母线到电解槽阴极压降。