[发明专利]一种复杂电解质体系下建立氧化铝浓度平衡的方法

说明书

技术领域

本发明属于电解铝技术领域，特别涉及一种复杂电解质体系下建立氧化铝浓度平衡的方法。

背景技术

在大型预焙铝电解槽生产实践中，氧化铝浓度控制技术的好坏以及平衡的建立与否对于稳定槽况、提高电流效率以及降低能耗至关重要。

目前，在国内大量的生产实践中，由于受现有技术条件、人工操作质量、原辅材料质量以及辅助工序等各种相关因素的影响，导致电解质体系成分复杂多样且不同成分之间浓度比例不易控制，特别是氧化铝浓度难以控制到最佳状态，氧化铝浓度平均达到3.5%左右，且波动较大，电解质流动性、导电性及溶解氧化铝的性能较差，浓度平衡很难建立。因此，严重影响了铝电解槽电流效率的提高和能耗的降低，也在很大程度上制约了铝电解生产的进一步发展。

在目前国内铝电解生产自动化程度不高的情况下，人工操作质量的好坏对于控制氧化铝浓度、建立浓度平衡会有很大影响，主要体现在以下两个方面：1）阳极交换；现状：①换极质量差，新极16h合格率≤90%；②换极操作时间过长（交换一块阳极约需28分钟）且操作不规范，对电解槽的干扰较大；2）下料点开孔率；现状：下料点开孔率≤80%，严重影响向电解槽供料。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复杂电解质体系下建立氧化铝浓度平衡的方法，能够更加科学、有效地控制氧化铝浓度并能更好地因槽制宜建立氧化铝浓度平衡关系。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种复杂电解质体系下建立氧化铝浓度平衡的方法，通过增加电解质中NaF投放量或减少电解质中AlF₃投放量的方式，逐步将NaF/AlF₃的分子比提高到2.60～2.75的范围内。

在调整所述NaF/AlF₃分子比之前，预先设定铝电解槽电压U、电解质温度T、电解质水平L1以及铝水平L2；然后设置初始电压U₀=U+u，初始铝水平L2₀=L2+l₂cm，在调整所述NaF/AlF₃分子比之后，将电压、温度以及铝水平降至预先设定值；在预先设定值下达到能量平衡和物料平衡后，设置最终电压为U₁=U-umv。

所述铝电解槽为180kA预焙铝电解槽，U=3.75～3.95V，T=920～935℃，L1=19～22cm，L2=22～25cm，u=（5～10）mv，l₂=（0.5～5）cm。

对所述铝电解槽的阳极更换，在铝电解槽处于能量平衡和物料平衡状态下时进行，过程中维持电压在设定范围内。

在所述铝电解槽的进料孔中埋设电磁线圈，以实施监控铝电解槽在下料状态时的下料量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.氧化铝浓度平均保持在2.6%左右，相比之前的3.5%有明显下降，波动范围也有进一步缩小，从最低1.5%左右到最高3.5%左右；

2.电解质过热度更加趋于合理，非常有利于电解槽炉帮的形成，这对于更好地控制氧化铝浓度稳定槽况有很大帮助；

3.电解质流动性、导电性及溶解氧化铝性能得到明显改善，特别是在同等槽电压情况下因电解质电导率的提高使极距得到有效释放从而实现提高电流效率、降低电耗的目的。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的实施方式。

本公司某车间A槽（180kA预焙铝电解槽）槽况稳定性差，电解质发粘，氧化铝浓度偏高，导致工作电压居高不下且效率低下（该槽各项技术参数见下表1）。

表1：A槽技术参数一览表

新技术如下：

1.优化电解质成分

本发明最核心的部分就是对于电解质成分的优化，重点是对电解质中分子比（NaF/AlF₃之比）的优化。现有技术要求分子比较低，导致电解质导电性能较差，同时也在很大程度上影响了电解质的流动性和溶解氧化铝的性能，因此，本发明通过增加电解质中NaF投放量或减少电解质中AlF₃投放量的方式，逐步将NaF/AlF₃的分子比提高到2.60～2.75的范围内，具体方案为：

方案1：增加电解质中NaF投放量

电解槽有液体电解质8000Kg,将分子比从2.4提高到2.7,需加入曹达量（Na₂CO₃）的计算方法为：

解:曹达与冰晶石发生反应：