一種鋁電解槽非均勻下料方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鋁電解槽非均勻下料方法，根據(jù)槽內(nèi)電解質(zhì)流動(dòng)形態(tài)和氧化鋁濃度分布的特征，選擇各下料點(diǎn)的定容器容量大小，并使用仿真方法對(duì)得到的定容器配置進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，確定出合適的非均勻定容器配置；同時(shí)根據(jù)所選擇的定容器容量大小，調(diào)節(jié)下料間隔時(shí)間，以保證電解槽一定時(shí)間內(nèi)的總下料量不變。應(yīng)用本發(fā)明方法可以根據(jù)槽內(nèi)電解質(zhì)各區(qū)域流動(dòng)特性的不同，針對(duì)性地調(diào)節(jié)各個(gè)定容器的大小，減小電解質(zhì)中氧化鋁的區(qū)域濃度差，優(yōu)化氧化鋁濃度分布，促進(jìn)電解槽的平穩(wěn)運(yùn)行。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種鋁電解槽非均勻下料方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁電解槽下料方法，特別是涉及一種鋁電解槽非均勻下料方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁電解槽運(yùn)行中需要不斷補(bǔ)充反應(yīng)原料氧化鋁，現(xiàn)代鋁電解槽正在往大型化發(fā) 展，帶來(lái)的首要問(wèn)題是氧化鋁濃度控制問(wèn)題。大型化使得鋁電解槽的尺寸越來(lái)越大，相應(yīng)增 加了氧化鋁在電解槽內(nèi)的傳輸距離與傳輸范圍，使得氧化鋁在電解質(zhì)中的濃度梯度明顯增 大。
[0003] 現(xiàn)行鋁電解槽上還不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)下料，必須依靠多個(gè)下料器(又稱(chēng)定容器)進(jìn)行間 隔加料，但在現(xiàn)行多下料器的應(yīng)用中，均采取多個(gè)下料點(diǎn)同時(shí)動(dòng)作或者分成兩組相繼進(jìn)行 動(dòng)作，且每個(gè)下料器的大小和下料量是完全一樣的，沒(méi)有考慮到不同位置電解質(zhì)流動(dòng)特性 的差異。鋁電解槽的大型化發(fā)展到現(xiàn)今程度，槽內(nèi)氧化鋁濃度的分布問(wèn)題和區(qū)域性差異已 是不可回避的問(wèn)題，而現(xiàn)行下料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路已經(jīng)不能完全滿足大型鋁電解槽對(duì)于物料 濃度的控制要求，特別是對(duì)于不同區(qū)域濃度偏差來(lái)說(shuō)完全沒(méi)有適應(yīng)性。
[0004] 鋁電解相關(guān)的設(shè)計(jì)中，針對(duì)氧化鋁在熔體中的擴(kuò)散路徑和留存位置來(lái)優(yōu)化下料器 配置的研究仍然非常少。專(zhuān)利CN102851704A中公布了一種鋁電解槽下料器單點(diǎn)控制下料方 法，將下料口分為不同的區(qū)域，通過(guò)分析不同區(qū)域陽(yáng)極電流從而對(duì)各下料口區(qū)域的狀態(tài)進(jìn) 行有區(qū)別的下料控制。但上述專(zhuān)利僅僅是在下料控制方法上對(duì)不同位置的下料器進(jìn)行區(qū)別 控制，各下料口采用的仍是同樣的定容器。使用較大的定容器有助于濃度分布在空間上更 為均勻，但使用較大的定容器時(shí)高濃度區(qū)域的面積變化明顯加大，槽內(nèi)整體氧化鋁濃度梯 度隨時(shí)間的變化更劇烈，同時(shí)加大了氧化鋁在垂直輸運(yùn)過(guò)程中的早期沉淀風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種能減小電解質(zhì)中氧化鋁的區(qū)域濃度差，優(yōu) 化氧化鋁濃度分布的鋁電解槽非均勻下料方法。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的鋁電解槽非均勻下料方法，根據(jù)槽內(nèi)電解 質(zhì)流動(dòng)形態(tài)和氧化鋁濃度分布的特征，選擇各下料點(diǎn)的定容器容量大小，并使用仿真方法 對(duì)得到的定容器配置進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，確定出合適的非均勻定容器配置；同時(shí)根據(jù)所選擇的 定容器容量大小，調(diào)節(jié)下料間隔時(shí)間，以保證電解槽一定時(shí)間內(nèi)的總下料量不變。
[0007] 所述的下料間隔時(shí)間用式(1)和式(2)進(jìn)行描述和計(jì)算：
[0008]
[0009]
[0010] 其中mt為電解槽總下料量，應(yīng)保持不變;nu為各點(diǎn)的下料量;t為總時(shí)間;T為下料間 隔;mv為下料器的定容器大小;η為下料點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
[0011] 所述的定容器容量大小為〇 . 8kg、1.0kg、1.2kg、1.6kg、1.8kg和2.0kg中的一種或 多種。
[0012] 用仿真方法對(duì)定容器配置進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，所述的對(duì)比評(píng)估的指標(biāo)為槽內(nèi)氧化鋁的 平均濃度、濃度標(biāo)準(zhǔn)差和濃度區(qū)間。
[0013] 采用上述技術(shù)方案的鋁電解槽非均勻下料方法，具備如下優(yōu)點(diǎn)：
[0014] (1)能根據(jù)槽內(nèi)電解質(zhì)各區(qū)域流動(dòng)特性的不同，針對(duì)性地調(diào)節(jié)各個(gè)定容器的大小， 從而減小電解質(zhì)中氧化鋁的區(qū)域濃度差，優(yōu)化氧化鋁濃度分布，促進(jìn)電解槽的平穩(wěn)運(yùn)行。
[0015] (2)通過(guò)調(diào)節(jié)下料間隔時(shí)間，確保總下料量不變，能夠保證反應(yīng)原料的收入和支出 仍保持平衡。
[0016] (3)使用仿真方法對(duì)定容器配置組合進(jìn)行對(duì)比分析，可在設(shè)計(jì)階段評(píng)估各方案的 理論優(yōu)化效果，從而選擇出最為合適的定容器組合。
[0017] 綜上所述，本發(fā)明是一種根據(jù)槽內(nèi)電解質(zhì)各區(qū)域流動(dòng)特性的不同，針對(duì)性地調(diào)節(jié) 各下料點(diǎn)使用的定容器容量大小，以減小電解質(zhì)中氧化鋁的區(qū)域濃度差，優(yōu)化氧化鋁濃度 分布的鋁電解槽非均勻下料方法。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為使用原有的統(tǒng)一定容器配置得到的氧化鋁濃度分布圖。
[0019] 圖2為使用不統(tǒng)一定容器配置得到的氧化鋁濃度分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不受實(shí)施例所限。
[0021 ]本發(fā)明提供的鋁電解槽非均勻下料方法，根據(jù)槽內(nèi)電解質(zhì)流動(dòng)形態(tài)和氧化鋁濃度 分布的特征，選擇各下料點(diǎn)的定容器容量大小，并使用仿真方法對(duì)得到的定容器配置進(jìn)行 對(duì)比評(píng)估，確定出合適的非均勻定容器配置；同時(shí)根據(jù)所選擇的定容器容量大小，調(diào)節(jié)下料 間隔時(shí)間，以保證電解槽一定時(shí)間內(nèi)的總下料量不變。定容器容量大小為〇.8kg、1.0kg、 1.2kg、1.6kg、1.8kg和2.0kg中的一種或多種。用仿真方法對(duì)定容器配置進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，對(duì) 比評(píng)估的指標(biāo)為槽內(nèi)氧化鋁的平均濃度、濃度標(biāo)準(zhǔn)差和濃度區(qū)間。
[0022] 具體地，根據(jù)某400kA根據(jù)槽內(nèi)電解質(zhì)流動(dòng)形態(tài)和氧化鋁濃度分布的特征，選擇各 下料點(diǎn)的定容器容量大小，對(duì)下料器容量大小配置進(jìn)行優(yōu)化;具體配置為:改變?cè)械? X 1.61^下料器系統(tǒng)，根據(jù)濃度分布特征，將下料點(diǎn)？01、？03 404、？06的定容器容量增大至 1.8kg，而將下料點(diǎn)FD2、FD5的定容器容量縮小至1.2kg。
[0023] 對(duì)于鋁電解槽來(lái)說(shuō)，一定時(shí)間內(nèi)的下料總量和各個(gè)點(diǎn)的下料量用式（1)和式(2)進(jìn) 行描述和計(jì)算：
[0024]
[0025]
[0026]其中mt為所有總的下料量，nu為各點(diǎn)的下料量，t為總時(shí)間，T為下料間隔，mv為下料 器的定容器大小，η為下料點(diǎn)的個(gè)數(shù)。通過(guò)計(jì)算，對(duì)本方案來(lái)說(shuō)可保持原有的下料間隔為 136s〇
[0027] 使用仿真方法對(duì)得到的定容器配置進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，確定出合適的非均勻定容器配 置。為了與原有的統(tǒng)一定容器配置進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)數(shù)值計(jì)算得到原有統(tǒng)一定容器配置的區(qū) 域濃度偏差如圖1，各區(qū)域氧化鋁的平均濃度、濃度標(biāo)準(zhǔn)差以及濃度區(qū)間列于表1。使用本發(fā) 明方法優(yōu)化定容器配置后，得到的區(qū)域濃度偏差示于圖2,各區(qū)域濃度相關(guān)數(shù)據(jù)也列于表2。
[0028] 表1原有統(tǒng)一定容器均勻下料得到的區(qū)域濃度偏差
[0029]
[0031] 表2不統(tǒng)一定容器非均勻下料得到的區(qū)域濃度偏差
[0032]
[0033] 對(duì)比圖1和圖2,圖示中高濃度分布區(qū)域(E、F)面積和低濃度區(qū)域(A、B、C、D)面積都 相應(yīng)有所減小，這意味著整個(gè)區(qū)域內(nèi)濃度分布變得更為均勻。
[0034] 對(duì)比表1和表2,各子區(qū)域的濃度均勻性有了一定的改善，平均濃度與總平均濃度 之間的差值明顯減小、區(qū)域內(nèi)部的濃度標(biāo)準(zhǔn)差全部都有所減小、各子區(qū)域的濃度范圍除第 三區(qū)外也都呈現(xiàn)了減小的趨勢(shì)，全槽濃度區(qū)間的最低值有所升高、最高值有所下降，槽內(nèi)的 氧化鋁濃度分布區(qū)間減小了 〇. 2 %。
[0035]因此，對(duì)于這種不統(tǒng)一定容器非均勻下料的方法來(lái)說(shuō)，理論上在優(yōu)化濃度分布上 是可以產(chǎn)生明顯效果的，特別是在減小電解質(zhì)中的區(qū)域濃度差上具有一定的作用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種侶電解槽非均勻下料方法，其特征在于:根據(jù)槽內(nèi)電解質(zhì)流動(dòng)形態(tài)和氧化侶濃 度分布的特征，選擇各下料點(diǎn)的定容器容量大小，并使用仿真方法對(duì)得到的定容器配置進(jìn) 行對(duì)比評(píng)估，確定出合適的非均勻定容器配置；同時(shí)根據(jù)所選擇的定容器容量大小，調(diào)節(jié)下 料間隔時(shí)間，W保證電解槽一定時(shí)間內(nèi)的總下料量不變。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的侶電解槽非均勻下料方法，其特征在于:所述的下料間隔時(shí)間 用式(1)和式(2)進(jìn)行描述和計(jì)算：其中mt為電解槽總下料量，應(yīng)保持不變;mi為各點(diǎn)的下料量;t為總時(shí)間；T為下料間隔； mv為下料器的定容器大小;η為下料點(diǎn)的個(gè)數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的侶電解槽非均勻下料方法，其特征在于:所述的定容器容 量大小為0.8kg、1.0kg、1.化g、1.化g、1.8kg和2.0kg中的一種或多種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的侶電解槽非均勻下料方法，其特征在于：用仿真方法對(duì)定 容器配置進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，所述的對(duì)比評(píng)估的指標(biāo)為槽內(nèi)氧化侶的平均濃度、濃度標(biāo)準(zhǔn)差和 濃度區(qū)間。
【文檔編號(hào)】C25C3/14GK105839145SQ201610414638
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日
【發(fā)明人】張紅亮, 梁金鼎, 楊帥, 李劼, 丁鳳其
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)