[发明专利]一种通过量热法推算监测氧化铝溶解速率的方法

权利要求书

1.一种通过量热法推算监测氧化铝溶解速率的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1、推算氧化铝溶解过程中各主要吸放热反应的反应热量，其吸放热过程包括氧化铝升温吸热，用Q1表示；氧化铝溶解吸热，用Q2表示；氧化铝灼减释放吸热，用Q3表示；氧化铝相变放热，用Q4表示；液态电解质降温放热，用Q5表示；及电解质冷凝相变热，用Q6表示；

S2、计算步骤S1中的Q1，Q2，Q3，Q4，Q5和Q6均取绝对值；

S3、判断数值有效性：若(Q1+Q2+Q3)与(Q4+Q5+Q6)的差值再与(Q4+Q5+Q6)的商值，小于10％，则数值有效；此时整个溶解过程中的所有吸热反应吸收的能量和所有放热反应放出的能量能够互相补充，整个体系能量守恒；

S4、推算结壳量与氧化铝溶解量的关系：所述氧化铝的溶解吸热量与溶解氧化铝的百分数呈正相关关系，结壳中电解质的质量与溶解氧化铝的百分数呈负相关关系，则溶解的氧化铝量m_diss与结壳中电解质的质量m_crust-bath关系如下式：

其中，所述m_feed为每次的氧化铝加料量，所述X为氧化铝结壳中氧化铝的质量百分数；

S5、推算加料后氧化铝的溶解量；加料后溶解的氧化铝量通过将步骤S1的热量数值代入步骤S4中溶解的氧化铝量与结壳中电解质的质量关系式中，即建立与氧化铝溶解量关系较大的两个热量数值Q2和Q6的关系，并进行推导得出加料后溶解的氧化铝占总加料量的质量百分数；

其中，在步骤S5中，所述加料后溶解的氧化铝占总加料量的质量百分数按如下式计算获得：

ΔT_bath是加料60s后电解液温度和加料前电解液温度的差值；ΔH_α为alpha相氧化铝的溶解热焓。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述Q1为加到电解液表面的氧化铝，从电解液中吸收的热量使自身温度升高到电解液的温度，这个过程中用于加热氧化铝热量，根据如下公式计算获得：

Q₁＝C_Al2O3·m_feed·ΔT_Al2O3

其中，C_Al2O3是所用氧化铝的比热容；m_feed是每次的氧化铝加料量；ΔT_Al2O3是加料后电解液温度和加料前氧化铝温度的差值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述Q2为当氧化铝溶解在冰晶石熔体中时，从外界吸收供溶解反应持续进行的热量；根据如下公式计算获得：

Q₂＝ΔH_α·m_diss.。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述Q3为氧化铝中的结晶水在氧化铝接触高温熔盐的瞬间汽化吸收的热量，根据如下公式计算获得：

Q₃＝LOI×m_faed·ΔH_LOI

其中，LOI是氧化铝中的结晶水含量；ΔH_LOI是与加料时氧化铝自身的温度和电解质的温度相关的氧化铝的灼减热。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述Q4是氧化铝由其他相转变为alpha相时释放的热量，根据如下公式计算获得：

Q₄＝(1-alpha％)×m_feed·ΔH_Ph.T.

所述，alpha％是alpha相氧化铝的含量；m_feed是每次的氧化铝加料量；ΔH_Ph.T.是氧化铝从γ相向α相转变所释放的热量。