在铝电解槽上构造上铝液测试孔池，采用铝电解槽连续测试控制调整装置，可以将测试传感器安装放置在与电解槽熔池内铝液相连的铝液测试孔池中的金属铝中，把电解槽内的铝液视为测试导体，连续采集铝电解槽内电解质在熔融状态下的物理化学的量变数据信息，并把这种数据信息经过槽控箱计算机工艺参数调整转换系统转变成控制讯号，发出控制调节指令，致使执行机构动作，完成对铝电解槽内熔融电解质进行精确调整、量化平衡的程序控制功能；铝电解槽连续测试控制装置的优点是：用铝电解槽内的热电化学反应区域的电解质数值信息，作为调整工艺状况的依据，有利于把氧化铝电解成铝液的电解质的工艺参数调整至最佳状态；实现铝电解节能高效生产，达到降低电解铝的生产电耗的目的。
【技术实现步骤摘要】
铝电解槽连续测试控制调整装置
：铝电解槽连续测试控制调整装置和测试控制方法主要应用于电解铝的生产工艺的控制和铝电解槽控制系统的设计与制造。技术背景：电解铝的生产过程是氧化铝在铝电解槽阴极熔池内的，以熔融冰晶石、氟化盐为主要成分的电解质中，在一定的热平衡分解温度度下进行连续热电化学反应，分解生成铝液的过程。现通用的铝电解槽的采用的是低电压、大电流、串联系统供电的生产方式，电解槽的上部为阳极进电结构，主要由阳极导电大母线和阳极钢爪铝导杆组以及阳极碳块组成；电解槽的下部为铝电解槽的阴极电解熔池槽体结构，主要由构筑在钢壳槽体内的侧部炉墙，底部保温层，以及在侧部炉墙内侧，和底部保温层上砌筑成的阴极导电体，即由阴极碳块钢棒组砌筑成的阴极内衬所组成，形成一个阴极电解熔池。在电解铝的生产过程中，氧化铝在热熔电解质中在直流电流的作用下产生电离分解，其中氧原子与碳产生还原反应析出氧化碳气体在电解质的上部排放出去，其中的铝原子则在电解质的分解作用下生产铝金属液态物质，由于液态铝物质和电解质的密度不同，液态铝物质的密度大于电解质的密度，则从电解质中沉淀分离出来在电解质的下底面和电解槽阴极导电层的上表面形成一个产成铝液层，该产成铝液层也是一个阴极导电层。在铝电解生产过程中，电解质阳极碳块下底面与铝液上表面之间的极距电解质层是主要的热该化学反应分解区域，该区域的电解质的化学成分和温度状态以及电流的强度，不仅决定了氧化铝在极距电解质反应分解的速度，而且还决定了铝电解生产过程中分解能源电流消耗量的多少。电解铝生产的工艺状况即熔融电解质在电解槽内的物理和化学特征，以及电解铝工艺装备铝电解槽的结构形式，决定了铝电解槽的生产工艺方式和对电解质变量参数调整控制的方式，这种控制方式反而又影响着铝电解槽的电解质的各种工艺指标以及铝电解的生产工艺操作方式。在电解铝的生产过程当中，电解槽的控制系统——即槽控箱需要对铝电解槽阴极内衬上铝液熔池内的铝液上表面以上和阳极碳块下部表面之间的电解质层的变量数值如：电解质的分子比、氧化铝浓度、电解质的温度、电解质极距层的高低、电流强度等进行精确的控制，达到最佳的工艺状态即最佳的化学平衡、最佳的热平衡、最佳的能量平衡状态，才能保证氧化铝在电解质中利用最小的电能消耗分解生成为电解铝液。现行的铝电解槽结构是由构造在极距电解质上表面的阳极导电装置系统(包括阳极碳块)，和构造在极距电解质下表面的阴极导电装置系统(包括铝液层)所构成。但现行的铝电解槽生产工艺控制系统中采用的槽控箱装，主要采是，采集测试铝电解槽的整体电压降，包括上部阳极导电结构和阴极导电结构以及铝阳极碳块的全部系统的过流电压降即槽电压和槽电流的数值信号，再转变成控制指令讯号，来控制铝电解槽内电解质的这一局部位置物质的物理和化学动态变量因素的调整。现通用的铝电解槽生产工艺槽控系统，应用的是用铝电解槽总体结构全系统的变量因素所产生的数值信息讯号，来控制铝电解槽内电解质的局部区域的物理和化学动态变量因素调整的技术方案，它不仅从信息控制原理上存在问题，而且铝电解槽的全系统电压降，不仅包含了电解质极距变量因素所产生的变量电压降，还包括了铝电解槽结构系统变量因素所产生的变量电压降，如阳极碳块消耗变化、铝液水平高低变化、阴极炉底内衬电阻值变化等，这种把铝电解槽结构系统的全部变量因素所产生的全部变量电压降信息，通过对系统内局部区域变量因素，即对铝电解槽内电解质的物理化学变量因素进行控制调整的方法，不仅增加了电解质变量因素控制的不确定性，而且还丧失了槽结构变量电压降所导致产生的变量因素进行即时控制调节的机能，要达到其理想的结果，即用铝电解槽内电解质的自身的信息数据讯号，来对电解质的物理化学变量实施精确调整，是很难实现的。现通用的铝电解槽采用上述这种不完备的控制方案的最主要的原因是在电解工况条件下，无法连续采集电解质的物理化学变化量的信息，究其根本原因是，用金属物质或其他物质制作的测试传感器，在与950℃的熔融电解质进行接触后，很快就被进行侵蚀熔解，失去测试性能。因此，连续采集铝电解槽内电解质在熔融状态下的物理化学的量变信息，并把这种信息转变成控制讯号，并用这种控制讯号，控制执行机构的动作，对电解质进行量化平衡精确调整，以达到铝电解节能高效生产的目的是一个国内外电解铝行业都在进行探索研究试图解决的课题。
技术实现思路
：为了解决铝电解槽电解质测试传感器，在与熔融电解质进行接触后，很快就被进行化学侵蚀，失去测试性能，无法连续采集测试电解质的物理化学变化量数值信息，和槽控箱难以对铝电解工艺实施连续精确的调整控制，造成铝电解耗能较高。为了解决现通用的铝电解槽数据测试采集装置因电解质对测试传感器侵蚀，无法实现对电解质进行连续测试，获取测试数据信息，和槽控箱计算机工艺参数调整转换系统无法对铝电解槽实施精确调整控制，造成铝电解生产耗能过高的这一难题题，本专利技术提出了一种新的铝电解槽连续测试控制调整装置技术方案。铝电解槽连续测试控制调整装置技术方案的核心是：在铝电解槽上设置构造上铝液能与电解质隔离的铝液测试孔池，铝液测试孔池中的金属铝与阴极内衬熔池中的铝液相连通；将铝电解槽槽控箱的数据测试采集装置的测试传感器置放或安装在铝液测试孔池的金属铝中，把电解槽内的铝液层视为电解质层的测试导体，将槽控箱数据测试采集装置测试采集到的铝液层的物理化学数据信息，反馈给计算机工艺参数调整转换系统，铝电解槽槽控箱计算机工艺参数调整转换系统以这些数据信息为依据，经过槽控箱计算机工艺参数调整转换系统，把它们转换成为调整控制讯号，发出对电解槽的调控指令，再由铝电解槽调整控制执行系统，按设定的调整程序，对铝电解槽内的熔融电解质进行精确调整和量化平衡，达到铝电解节能高效生产的目的。依据上述技术方案，铝电解槽连续测试控制调整装置的铝液测试孔池，用碳素石墨或氮化硅结合碳化硅等抗电解质侵蚀的耐火材料制成，构造或安装在铝电解槽阴极内衬上或槽壳体外，铝液测试孔池的隔离墙的上部，将电解质与铝液测试孔池内的铝液隔开，防止电解质流入到铝液测试孔池内，对铝液测试传感器装置造成侵蚀；铝液测试孔池的下底部设置铝液通孔，致使铝液测试孔池中的金属铝与铝电解槽阴极内衬熔池中的金属铝液相连通。依据上述技术方案，铝电解槽连续测试控制调整装置的数据测试采集装置的传感器与铝液连接端，用耐高温抗电化学侵蚀的金属导电材料或复合材料制成，安装放或置在铝液测试孔池中的金属铝中。依据上述技术方案，铝电解槽铝电解槽连续测试控制调整装置的数据测试采集装置的测试传感器与铝液测试孔池中的的金属铝相连接，由于铝电解槽阴极内衬上部熔池内的铝液和上部熔融电解质之间是大面积的熔融导电接触，因此，把铝液作为测试电解质的导体，通过测试铝液，连续、准确、可靠、获取熔融电解质在电解工况状态下的的物理化学动态变量数据，为铝电解槽计算机工艺参数调整转换系统提供准确的数据处理信息。依据上述技术方案，铝电解槽连续测试控制调整装置的数据测试采集装置的测试传感器安装放置在与电解质隔离的铝液测试孔池中的金属铝液层内，以便数据采集测试装置连续采集从阳极导电结构装置(包括阳极碳块的变量消耗)到产成铝液层之间，即电解槽工艺控制可调整区间的全部变量数据信息：这些变量数据信息，由于没有受到铝电解槽阴极本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．铝电解槽连续测试控制调整装置的技术特征是：在铝电解槽上设置构造有能将电解质（５）与金属铝（４）液相隔离开的铝液测试孔池（１）；铝液测试孔池（１）中的金属铝（４）与阴极内衬熔池中的金属铝（４）液相连通；将铝电解槽连续测试控制调整装置槽控箱（１５）数据信息采集装置（１７）的测试传感器（２），置放安装在铝液测试孔池（１）中的金属铝（４）中，连续测试采集铝电解槽熔池内金属铝（４）液层的物理化学变量数据信息，并反馈给槽控箱（１５）计算机数据处理系统。
【技术特征摘要】
1.铝电解槽连续测试控制调整装置，其特征是：在铝电解槽上设置构造有上部与电解质相隔离，下底部与铝液(4)相通，能将电解质(5)与金属铝液(4)相隔离开的铝液测试孔池(1)；铝液测试孔池(1)中的金属铝液(4)与阴极内衬熔池中的金属铝液(4)相连通；槽控箱(15)数据测试采集装置(17)的测试传感器(2)，置放安装在铝液测试孔池(1)中的金属铝液(4)中，可连续测试采集铝电解槽熔池内金属铝液(4)的物理化学变量数据信息，把电解槽的金属铝液(4)层，作为测试电解质(5)的测试导体，通过测试铝液(4)层的数值信息，间接获取熔融电解质(5)在铝电解工况状态下的的物理化学动态变量数据，并反馈给槽控箱(15)计算机数据处理系统；为铝电解槽控制系统提供连续准确的调整控制信息，铝液测试传感器(2)是用金属导电材料或复合材料制成导电体。2.依据权利要求1所述的铝电解槽连续测试控制调整装置，其特征是：数据测试采集装置(17)的阳极电压降显示表(20)的一端测试传感器接入到阳极导电结构测试点(26)上；阳极电压降显示表(20)的另一端测试传感器(2)与铝液测试孔池(1)中的金属铝液(4)相连接，数据测试采集装置(17)可采集到铝电解槽上部阳极大母线(26)至铝电解槽阴极内衬上表面金属铝液(4)层之间的，含电解质极距层(5)和可消耗阳极碳块(6)层区间，能够反映铝电解槽可调工艺状况的...
【专利技术属性】
技术研发人员：高德金，高伟，
申请(专利权)人：高伟，
类型：发明
国别省市：31
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