铝电解质温度与初晶温度实时测量系统及应用

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铝电解技术总结

铝电解技术总结1、熔度：有两种或更多的晶体组成的混合熔体，在冷凝时有一个固定的初晶温度，即熔度2、电导率：指长1cm，截面积1cm2的体积的熔体的电导，也称比电导3、离子迁移数:某种离子输送电荷的数量，或输送电荷的能力4、近程有序规律：根据液体与固体结构相似的理论，晶体在略高于起熔点的温度下，仍然有不同程度地保持着固态质点所固有的有序排列5、热分解：冰晶石熔化时进程有序排列（AlF63-）破裂程度6、分解电压：维持长时间稳定电解，并获得电解产物所必需外加在两极上的最小电压（实际分解电压>理论分解电压）理论分解电压等于两平衡电极电位之差7、润湿角：又称接触角，是液滴曲面切线与所接触的固相表面的夹角8、临界电流密度：指在一定条件下，电解槽发生阳极效应时的最低阳极电流密度 9、效应系数：每昼夜发生阳极效应的次数10、铝的电化当量：在电解槽通过1A电流并经1小时后，理论上阴极应析出铝的克数（C=0.3356g/A.h）11、电流效率：当电解槽通过一定的电量时，实际产铝量与理论产铝量之比。

12、极距：极距是指阳极底掌到阴极铝液镜面之间的距离13、电能效率：生产一定数量的金属铝，理论上应该消耗的能力和实际上消耗的能量之比（电能效率=电压效率x电流效率） 14、理论电耗率：单位产铝量理论上所需要的能量1、黑色金属：Fe、Cr、Mn，有色金属：包括除黑色金属之外的所有金属，分为：重金属、轻金属、贵金属、稀有金属。

2、电解槽是电解炼铝的核心设备。

3、在铝工业生产初期，电解槽采用小型预焙阳极，这跟当时电极工业的生产状况相适应。

自焙阳极的采用，标志着铝电解槽结构型式发展的第二个阶段；预焙阳极电解槽的现代化是铝电解槽发展的第三个阶段。

4、阳极结构所经历的顺序大致是：小型预焙阳极—侧部导电自焙阳极—上部导电自焙阳极—大型不连续预焙阳极及连续预焙阳极—中间下料预焙阳极。

5、冰晶石—氧化铝熔盐电解法炼铝工艺分为两大组成部分：原料（包括氧化铝和电解所需的其他原料氟化盐及炭素材料）的生产、金属铝的电解生产。

铝电解工竞赛试题

、铝电解工理论知识复习资料（一）填空题1、电解系列中，电解槽均以（）形式连接的2、铝在常温下密度为（）g/cm3，在电解温度下密度为（）g/cm3,在电解温度下电解质密度为（）g/cm33、写岀下列物质的分子式：氧化铝（）、氟化氢（）、二氧化硅（）、四氟化碳（）4、电流效率低的主要原因是（）5、理论上生产一吨铝需要氧化铝（）Kg。

6、阳极气体的主要成分是（）、（）7、理论上用1安培电流，电解1小时可在阴极上析出（）克铝8、氧化铝——冰晶石熔体电解时，99%勺电流是由（）传导的9、阳极效应发生的根本原因是（）浓度降低10、理论上生产一吨铝所需的电耗（）kWh。

11、铝电解槽按阳极结构可分为（）和（）12、铝的熔点是（）13、电流强度是决定（）和（）大小的主要因素14、（）是铝电解所用的原料，又是烟气净化的（）15、熔融电解质开始有（）析出时的温度，叫（）16、电解质的分子比是指（）与（）的摩尔分子数量的比值。

17、电解槽的极距是指（）到（）之间的距离。

18、生产中，电解质的损失除了挥发外，还有（）和（）损失。

19、外取电解质或铝液时，工具先要（），防止（）20、发生漏炉时除集中力量抢修外，还必须有专人看管（），防止（）事故发生。

21、铝电解槽烟气净化分（）和（）两种方法。

22、铝的原子量为（），铝的电化学当量为（）23、铝电解阴极副反应主要有（）、（）和碳化铝的生成。

24、决定直流电耗的两个因素是（）和（）。

25、铝电解生产过程中阳极气体主要成分为（）和（）的混合物。

26、测量电解温度的方法主要有（）27、原铝中杂质主要有两类，属于（），另一类属于（）28、电解槽生产初期，（）和（）质量好坏是引起阴极内衬早期破损的关键环节。

29、装炉过程中，一定要注意（）和（30、计算机控制电解槽的原理，实际上是控制（31、初晶温度是指液体开始形成（）的温度。

生产中电解质工作温度一般控制在初晶温度以上的范围。

32、写出冰晶石-氧化铝熔液电解的总反应式（），阳极反应式（），阴极反应式33、国标GB/T1196-2002《重熔用铝锭质量标准》规定:AL99.70Fe 不大于（），Si不大于（），Ga不大于），杂质总合不大于)；AI99.70A Fe不大于（），Si不大于（），Ga不大于（），杂质总合不大于（34、我国大型预焙槽主要采用（输送技术输送物料。

600kA铝电解槽电流分布的测量与分析

17Metallurgical smelting冶金冶炼600kA 铝电解槽电流分布的测量与分析李扬，毛宇，班允刚，杨晓玲（东北大学设计研究院（有限公司），辽宁沈阳 110166）摘要：铝电解槽阳极、阴极电流分布是铝电解生产过程中的重要参数。

本研究通过“电压法”对国内某600kA 铝电解槽的阳极电流进行测量，研究更换阳极对阳极电流分布的影响；通过“电压法”对600kA 铝电解槽的阴极电流进行测量，分析其电流分布规律。

测试结果表明，600kA 铝电解的阳极电流分布比较均匀，更换阳极对铝电解槽阳极电流分布影响较大；600kA 铝电解槽的阴极电流分布比较均匀，整体呈现A 侧总电流略高于B 侧总电流的规律，通过分析可知，炉底沉淀对阴极电流分布均匀性有较大影响。

关键词：铝电解槽；电流分布；阳极电流；阴极电流中图分类号: X703 文献标识码:A 文章编号：11-5004（2021）10-0017-2收稿日期：2021-05作者简介：李扬，（1988-），女，辽宁沈阳人，硕士研究生，工程师，研究方向：轻金属冶炼。

近些年来，我国电解铝工业快速发展，据统计，中国铝产量占据全球供应的55%。

巨大的产能需求也促使着中国电解槽设计必须走向大型化，目前，国内新建电解铝系列已将设计系列电流提升至600kA。

电解槽的稳定生产受多个参数的影响，如槽电压、槽温、分子比等，这些参数的有效监控为电解槽的稳定生产提供有效支撑。

电解槽不同时期下阳极、阴极电流分布情况可直接反应出电解槽当前的运行状态，对电解槽做出局部诊断，避免电解槽出现早期破损情况[1,2]。

本研究采用“电压法”对国内某600kA 铝电解槽的阳极、阴极电流进行测量，研究电流分布的均匀性，分析评价母线系统电平衡设计的合理性，分析评价实际生产中的铝电解槽电流分布状态。

1 测量方法及方案铝电解槽阳极及阴极电流分布测量包括两部分内容：一是阳极导杆及阴极软带电压降的直接测量，二是阳极导杆表面温度及阴极软带表面温度的测量。

电解铝节能可行性报告

电解铝节能可行性报告一、引言电解铝是一种重要的基础金属工业，在国民经济中占据着重要地位。

然而，电解铝生产过程中能耗巨大，给能源供应和环境保护带来了巨大压力。

因此，研究电解铝节能的可行性具有重要的现实意义。

二、电解铝生产工艺及能耗分析（一）电解铝生产工艺概述电解铝的生产主要通过电解氧化铝的方法实现。

在电解槽中，氧化铝溶解在熔融的冰晶石电解质中，在直流电的作用下，氧化铝分解为铝和氧气。

（二）能耗构成及主要影响因素电解铝生产的能耗主要包括电力消耗、原材料消耗以及设备运行维护等方面。

其中，电力消耗占比最大，约占总能耗的 80%以上。

影响电解铝能耗的主要因素包括电解槽的技术水平、电流效率、电解质成分、操作管理等。

三、电解铝节能技术现状（一）新型电解槽技术如大型预焙电解槽技术，通过增大电解槽的容量和优化结构设计，提高电流效率，降低单位铝产量的能耗。

（二）优化电解质成分通过调整冰晶石、氟化铝等成分的比例，降低电解质的初晶温度，提高电导率，减少电解过程中的能量损失。

（三）先进的控制技术采用智能控制系统，实时监测和调整电解槽的运行参数，如电流、电压、温度等，以提高电解效率，降低能耗。

四、电解铝节能潜力分析（一）技术改进的节能潜力通过不断研发和应用新的电解槽技术、优化电解质成分和控制技术，预计可在现有能耗水平的基础上降低 5% 10%的能耗。

（二）管理优化的节能潜力加强生产过程中的精细化管理，减少操作失误和设备故障，提高设备利用率，有望降低 2% 5%的能耗。

（三）余热回收利用的节能潜力电解铝生产过程中会产生大量的余热，如果能够有效回收并利用这些余热，可实现 3% 5%的节能效果。

五、电解铝节能面临的挑战（一）技术研发投入大新型节能技术的研发需要大量的资金和时间投入，且存在一定的技术风险。

（二）企业节能意识不足部分电解铝企业对节能工作重视程度不够，缺乏主动开展节能改造的积极性。

（三）政策支持力度有待加强虽然国家出台了一系列鼓励节能的政策，但在电解铝行业的具体落实和执行方面还存在不足。

实验指导书—熔盐物性综合测定

35 熔盐物性综合测定 1. 实验目的熔盐的物理化学性质对冶金生产工艺过程的控制有重要作用，熔盐的主要物理化学性质包括粘度、密度、表面张力、初晶温度、电导率等。铝电解质是铝工业中使用的熔盐，初晶温度和密度是其重要的物理化学性质。铝工业的生产实践表明，在高于初晶温度 1 0～ 2 0℃下电解，电流效率最高。而电解质的密度大小,直接影响电解质与金属铝液的分离，因此需要了解掌握铝电解质的这些特性。铝工业所用的熔盐体系，成分都很复杂，因此很难从理论上确定其初晶温度和密度，经常需要由实验测定，以便对工业生产提供参考依据。本实验的目的是：（1）掌握测定熔盐初晶温度和密度的原理及方法；（2）熟悉实验设备的使用方法和适用范围及操作技术；（3）分析造成实验误差的原因和提高实验精度的措施。

2. 实验内容 2.1 熔盐初晶温度测定 2.1.1 实验原理测量熔盐的初晶温度有多种方法，其中步冷曲线法是常用的方法之一，其基本原理如下：在熔盐体系从高温熔化状态缓慢冷却至凝固状态的过程中，绘制一条时间—温度冷却曲线，冷却曲线上的第一个斜率转变点所对应的温度就是该熔盐的初晶温度。在熔盐降温过程中，当体系发生相变时将伴随晶体析出而产生放热现象，出现降温停滞或降温速率降低，在冷却曲线上则发生斜率变化，出现转折点，根据曲线上的转折点可以确定相变发生的温度。本实验采用步冷曲线法测量熔体的初晶温度。

2.1.2 实验设备与材料 (1) 熔盐综合测试仪熔盐综合测试仪是一台可测量多个熔盐物化性质的综合测式设备，该设备主要 36

由高温炉及精密运动控制系统、计算机数据采集与处理系统、炉上实验测试系统组成。其中，数据采集系统可采集热电偶温度信号，精度为16位，可以满足精确测量的要求。系统具有热电偶冷端自动补偿功能，测量时用补偿导线将热电偶连接到信号调理装置即可。本实验使用熔盐综合测试仪的初晶温度测试系统，该系统包括：可升降式高温炉；测温用S型热电偶；热电偶信号采集转换模块；计算机测控系统。图1 为熔盐初晶温度测试示意图。

铝电解槽动态法测温用热电偶

铝电解槽动态法测温用热电偶
喻学斌;王化章
【期刊名称】《有色金属》
【年(卷),期】1996(048)002
【摘要】铝电解节电是当今世界研究方向之一，测温及控制是节电的关键。

本文对动态法铝电解槽温度测量用热电偶结构进行了分析和实验，确认必须设计一种新结构热电偶用于动态法测温，才能满足铝电解槽测温时对误差较少的要求。

理论和实验都证实：套管内具有一定厚度的隔热层可以减少动态法热电偶测温误差，文中给出了高重显性动态热电偶结构示意图。

【总页数】4页(P76-79)
【作者】喻学斌;王化章
【作者单位】中山大学;中南工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TF821.032
【相关文献】
1.热电偶分类及噪声对热电偶法测温的影响及解决方法 [J], 王艺
2.铝电解槽动态法测温装置研究 [J], 喻学斌
3.热电偶测温系统的测温原理、冷端温度补偿方法及测温线路 [J], 李云
4.热电偶测温系统中热电偶的选择 [J], 李云
5.包头铝业电解槽无线测温诊断系统获实用新型专利 [J],
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三度寻优控制报告

330
200
1700
1620
4200
测试跟踪槽工作电压是调节过热度最有效的手段
温度减小 degC
电压减小
温度变化过热度变化
20
18
16
14
y = 0.0945x 12
10
8 y = 0.0602x
6
4
2
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
在设定值基础上的电压mV 减小值
控制对象—分子比
槽工作电压是“三度”的重要组成部分，由阳极电压降
（Va）、阴极电压降（Vc）、槽母线电压降（Vex）以及极间压降（Vac）四部分组成，即：V= Va＋Vc＋Vex＋Vac。
阳极电压降（Va）、阴极电压降（Vc）、槽母线电压降（Vex）与电解质成分无关，极间压降（Vac）与电解质成分密切相关，由理论分解电压（E0）以及电解质电压降（Ee）组成，是动态变化的，即Vac = E0 + Ee。
Metal level Bath level Tapping Stability
(before tapping)
>2.6
22cm
>24 cm 2250
Good
2.50
22 cm
23 cm
2300
Good
Evaluation time 7 days
7 days
965±5℃
91
2.4
23 cm
22 cm
铝电解预焙槽 “三度寻优”控制
（电解质温度、初晶温度、过热度智能寻优控制）
技术报告
中铝国际工程有限责任公司

提高铝电解电流效率的生产实践分析

提高铝电解电流效率的生产实践分析摘要：随着铝工业的不断发展，我国对于铝电解技术的操控有了更高的要求。

铝工业的快速扩张升级，需利用各项技术严格控制铝电解电流总工序、极距、磁场设计等多方位的因素提高电解电流的效率，从而降低能耗，节约生产成本。

但是铝电解涉及的工艺技术繁多复杂，如果能找出影响电流效率的关键工艺参数并进行优化，将会进一步实现生产效益的最大化，所以本文主要探讨铝电解电流效率的提升方法，寻找最优工艺参数匹配的问题，进行深入的研究。

关键词:铝电解电流效率；生产实践；提高效率；分析1、电流效率的影响因素及分析1.1电解温度、过热度分析电解槽的过热度、电解温度均可对电流效率产生严重影响，铝在电解质中的溶解度及溶解后的铝溶液的扩散速度均受温度影响，低温可以降低扩散到阳极氧化区的速度，减少电流效率的损失。

当电解槽运行稳定时，尽可能的维持较低的电解温度，一般可以获得最好的电流效率，有研究表明：电解时每降低10℃，将提高电流效率达1%～5%。

电解质的初晶温度决定了电解温度的大小，并且要确保电解过程能够顺利进行，电解质初晶温度与电解温度差值即为过热度，一般至少为5℃，否则就会导致电解质粘度和密度增大，电解质浓缩、氧化铝溶解度降低、导电率下降。

这时会使电解槽内产生大量沉淀、槽底电压降增加。

有可能会混淆铝液和电解质熔体相，加剧铝的溶解氧化损失，使电流效率急剧下降。

因此，向电解槽内添加适量氟化锉、氟化镁，改善电解质的组成，均可降低电解质的初晶温度，进而维持电解槽在低温状态运行[1]。

1.2电解质成分对电流效率的影响氧化铝浓度对电流效率的影响。

氧化铝浓度过高，悬浮的Al2O3颗粒增多，这不仅影响电解质导电度，而且容易形成炉底沉淀，影响电流效率。

氧化铝浓度过低，不仅电解质中反应的Al3+浓度减少，而且易造成阳极效应，加大铝的溶解和氧化损失，降低电流效率。

目前，国内外中心大型预焙槽生产，大多把氧化铝浓度选择在1.5%～3.5%。

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２０８年０
仪表技术与传感器
ＩｓｒｍｅｔＴｅｈｎｑｅａｄＳｎｏｎｔｕｎｃｉｕｎｅｓｒ
２０８０Ｎｏ９．
第９期
铝电解质温度与初晶温度实时测量系统及应用
黄涌波，孑民。瞿向东孙志强周，，
（．南大学能源科学与工程学院，南长沙１中湖４０８２中国铝业股份有限公司广西分公司，西百色１０３；．广５１０）３４０
摘要：了实时获取铝电解槽内的动态槽况，用ＭｕｔＬｂ２ＣｙＯＴｅｍ系统对工业预焙铝电解槽内的电解质温度为采ｌ—ａｒ— —ｈｒｉ
Ｋｅｒｓａｕｎｍｌｃｒｌｓｓａｕｎｍｌｃｒｌｔｅｅａｕｅ；ｑｉｕｅｅａｕｅｒａ — ｍｅｍｅｓｒｍｅｔｙｗｏｄ：ｍｉｕｅｅｔｙｉ；ｌｍｉｕｅｅｔｏｙｅｔｍｐｒｔｒｌｕｄｓｔｍｐｒｔｒ；ｅｌｔａｕｅｎｌｏｉｉ
２Ｇｕｇｉｒｎｈ，ｌｍｉｕＣｒｏａｉｎｏｉａＬｍｉｄ，ａｅ５１０Ｃｉａ．ａｘＢａｃＡｕｎｍｏｐｒｔｆｎｉｔＢｉ３４０，ｈｎ）ｎｏＣｈｅｓ
ＡｂｔａｔＴｃｕｒｈｅｌｔｙａｃｓａｅｉｎａｕｎｍｌｃｒｌｓｓｃｌ．ｅＭｕｔＬｂ２Ｃ－Ｔｅｍｙｔｍｓａｓｒｃ：ｏａｑｉｅｔｅｒａ—ｉｄｎｍｉｔｔｎａｌｍｉｕｅｅｔｙｉｅ１ｔｌ — ａｒ０－ｈｒｓｓｅｗａ — ｍｅｏｈｉｙ
ｏｔｎｔｏｉｅｔａｅｌ，ｎｈｎｕｎｅｆｔｅａｕｎｍｌｃｒｌｔｅｅａｕｅａｄｌｕｄｓｔｍｐｒｔｅｏｈｅｒｅｏＨｕｗｄｎｉｌｃｌａｄｔｅｉｆｅｃｓｏｈｍｉｕｅｅｔｏｙｅｔｍｐｒｔｒｎｉｉｕｉｃｓｌｌｑｅｅａｕｎｔｅｄｇｅｆＳ — ｒｐｒｅｔｒｎｌｚｄｕｄｒｔｅｓｍｅｃｌｓｔ．ｈｓｐｐｒｐｏｉｅｈａｉａａｏｅｉｎｎｏｔｌｔｔｇｅｎｏｒｓｏｄｅｈａｅａａｙｅｎｅｈａｅｌｔｅＴｉａｅｒｖｄｄｔｅｂｃｄｔｆｓｉｇｃｎｒｒｅｉｓａｄｃｒｐｎ — ｗｅａｓｄｇｏｓａｅ
ｄｐｅａｕｅｔｅａｕｎｍｌｃｒｌｔｔｍｐｒｔｒｎｉｕｄｓｔｍｐｒｔｒｆｉｄｓｒｌｐｅａｅｅｌ．ｈｓｍｅｓｒｍｅｔｏｔｄｔｍｅｓｒｈｌｍｉｕｅｅｔｙｅｅｅａｕｅａｄｌｉｕｅｅａｕｅｏｎｕｔａｒｂｋｄｃｌＴｉＯｏｑｉｓａｕｅｎｓｓｅｃｎｏｔｉｈｌｍｉｕｅｅｔｌｔｔｍｐｒｔｒｎｉｕｄｓｔｍｐｒｔｒｔｔｅｓｍｅｔ．ｍｐｒｓｎｔｓｅｅｃｒｉｄｙｔｍａｂａｎｔｅａｕｎｍｌｃｒｙｅｅｅａｕｅａｄｌｉｕｅｅａｕｅａｈａｉｏｑｍｅＣｏａｉｏｅｔｗｒａｒｅｓ
铝电解槽控制策略及相应算法提供了基本测试数据。
关键词：电解；解质温度；晶温度；铝电初实时测量中图分类号：Ｐ１Ｔ２２文献标识码：Ａ文章编号：０２—１４（０８００９０１０８１２０）９— ０１— ２
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ＲｅｌｔｅＭｅｓｒｍｅｔＳｓｅｆｒＡｌｍｉｕＥｌｃｒｌｔａ－ｉａｕｅｎｙｔｍｏｕｎｍｅｔｏｙｅｍ
ＴｅｐｒｔｅａｄＬｉｕｉｕｓＴｅｐｅａｕｒｍｅａ பைடு நூலகம்ｒｎｑｄｍｒｔｅ
和初晶温度进行了测量，系统可实时、该同步地给出电解质温度和初晶温度的测量值。通过对２台槽龄相同电解槽的对
比测试，分析了在相同的槽况条件下电解质温度和初晶温度对过热度的影响及其原因，为设计基于初晶温度和过热度的