铝电解工业中参数测量技术的新进展
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液体金属 温度的新方法 ， 已经 成 功 应 用 在 铜 和 钢 铁 冶 炼 行 业 。 现 在 已有 单 位 正 在 进 行 铝 电解 槽 中 的 测 温 实 验 。 普 通 型 光 纤 辐 射 温 度计 测 量 温 度 是 直 接 接 收 被 测 对 象 表 面 的 辐 射 光 ， 非 接 触 测 温 ； 消耗 型 光 纤 辐 射 即 而 温度 计 却是 将 光 纤 浸 入 到 被 测 熔 融 金 属 中 ， 收 被 测 接 对象 内部 的 辐 射 光 ， 此 是 一 种 接 触 式 测 温方 法 。 因 因 为 铝 电解 时 ， 电解 液 的 表 面 会 结 壳 ， 以采 用 接 触 式 测 所 温 方 法 更 适 于 铝 电解 槽 的 温 度 测 量 。 消耗 型 光 纤 辐 射 温 度 计 的 原 理 和 结 构 如 图 １所 示 。 测 量 所用 的光 纤 是 一根 直 径 ５ ｒ ０ ｎ石英 光 纤 ， 面 有 １ ５ ｎ的 覆 盖 层 ， 外 ２ ｒ 安 装 在 一 根 保 护 套 管 中 。保 护 套 管 的 内外 直 径 分 别 为 ０ ８ｍｍ 和 １ ２ｍｍ． 一 个 转 筒 用 于 输 送 备 用 光 纤 。 ． ． 有 光 纤 的 一 端 插 入 到 熔 液 中 ， 一 端 连 接 到 一 个 安 装 在 另 转 筒 旁 的 高 温计 ， 图 １所 示 。 高 温 计 是 一 个 硅 检 测 如 元 件 ， 以 检 测 ９／ 的波 长 。 辐 射 波 通 过 光 纤 传 送 到 可 ｘ ｍ 高 温 计 ， 后 再 转 换 成 直 流模 拟 信 号 输 出 。 然
备就 是 铝 电解 槽 。铝 电解参 数 的测量 存在 以下难 点 。 １ １ 大电流 ， ． 强磁 场 我 国 目前 铝 电 解 槽 主 要 是 ６ ｋ 的 电 解 槽 （ ０Ａ 目前 该类槽约 占我 国铝产 量 的 ６ ０％） 而 新 建 的 铝 厂 都 采 ， 用 １ ０ Ａ 以上 的大 容 量 预 焙 槽 ， 些 新 建 的 铝 电 解 槽 ８ｋ 有 的 电流 强 度 高达 ３ ０ｋ 直 流 大 电流 必 然 产 生 强 大 的 ２ Ａ． 直流 磁 场 ， 此 要 求 测 量 装 置 必 须 具 有 足 够 强 的 抗 外 因 磁 场 干 扰 的 能 力 。 为 抵 抗 在 被 测 量母 线 之 外 的 磁 场 与 附近 的 杂 散 磁 场 交 叠 影 响 ， 般 要 求 抗 磁 能 力 不 小 于 一 ６ ０×１ Ｔ、 ０一 １ ２ 高 温 、 腐 蚀 性 ． 强 电解 槽 中 的 电 解 液 的 主 要 成 分 是 冰 晶 石 和 氧 化 铝 。 在 工 业 电解 槽 中 通 常 由 叫 冰 晶 石 ） ０ 、 （ （ ＝８ ％ 叫 氟 化 铝 ） ％ ～ １ ％ 、 氧 化 铝 ）＝４ 、 氟 化 物 添 加 ：６ ２ 山（ ％ 山［ 剂 （ 化 钙 、 化 镁 、 化 锂 ） ＝５ ～７ 氟 氟 氟 ］ ％ ％组 成 ， 电解 温 度 为 ９ ０ ７ ℃ ． 温 融盐 中 的 Ｎ 、 等 离 子 具 有 ５ ～９ ０ 高 Ｆ一
极 强 的腐 蚀性 。 １ ３ 恶 劣 的 现 场 环 境 ． 铝 电解工 业 现 场 的 环 境 十 分 恶 劣 ， 一 个 强 磁 场 、 是 腐 蚀性 气体 、 尘 、 温 、 湿 的 环 境 ， 要 求 检 测 仪 表 粉 高 高 这 性能稳定 、 可靠 性 高 ， 这 些影 响 应有 足够 的 防护 能力 。 对 下 面 介 绍 几 种 新 的 铝 电解 参 数 测 量 方 法 。
２ 铝 电 解 液 温度 测量
铝 电 解 控 制 的 目的是 控 制 铝 电 解 槽 的 能 量 平 衡 和 物 料 平 衡 。能 量 平 衡 主 要 是 通 过 槽 温 度 的 控 制 来 实 现 的 。 槽 温 控 制 的 常 规 实 现 方 法 是 控 制 阳极 极 距 将 表 观 槽 电 阻 维 持 在 设 定 值 范 围 内。 由于 极 距 和 电解 质 温 度 并 无 确 定 的 对 应 关 系 ， 种 控 制 方 法 无 法 维 持 最 佳 的 这 极 距 和 热 平 衡 。 因 此 ， 常 规 的控 制 方 法 下 ， 电解 槽 在 当 状 态或 运 行 条 件 发 生变 化 时 ， 往 需 要 手 动 辅 助 调 节 往 或 人工 调 整 设 定 值 ， 当 供 电 不 正 常 或 电 解 槽 出 现 病 而 态 时 ， 只能 依 靠 手 动 调 节 。 如 果 铝 电 解 槽 的 温 度 可 则 以 在 线 测 量 ， 么 就 可 以 通 过 温 度 来控 制 阳 极 极 距 ， 那 从 而 更 加精 确 地 控 制 铝 电解 槽 的 能 量 平 衡 ， 高 铝 电 解 提 槽 的 电流 效率 。 但 是 由于 铝 电 解 液 高 温 、 腐 蚀 性 的 高 特 点 ， 电解 液 温 度 测 量 目前 尚无 好 的 解 决 办 法 。 铝 在 铝 电解 工 业 中 铝 电 解 液 温 度 的 测量 多 采 用 消 耗 型 热 电 偶 进 行 。 但 是 采 用 消 耗 型 热 电偶 存 在 以 下 问 题 ： 温 探 头 为 一 次 性 ， 本 高 ； 次 测 量 后 必 须 更 换 测 成 每
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仪 表技 术 与传 感 器
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铝 电 解 工 业 中 参 数 测 量 技 术 的 新 进 展
黄 攀 ， 俊 杰 王 （ 华 大 学 自动 化 系， 京 １ ０ ８ ） 清 北 ０ ０ ４ 摘要 量 的 难 点， 介 绍 了国际 上 几种 可 以 应 用 于 铝 电 解 工 业 文 并 的 新 型 测 量技 术 。 包括 铝 电解 温度 、 化 铝 浓 度 测 量 和 电流 的 测 量 。 氧 关 键 词 ： 电 解 ； 度 测 量 ； 化 铝 浓 度 测 量 ； 流 测 量 铝 温 氧 电 中 图 分类 号 ： ＴＨ８ １ 文献 标识 码 ： Ａ 文 章编 号 ：０ ２ ８ １ ２ ０ ）８—０ ５ １ ０ —１ ４ （０ ２ ０ ０ ２—０ ３
ｌ 引 言
现 代铝 工业 生产普 遍采 用冰 晶石 一氧 化 铝融 盐 电解 法 。这 就是 Ｈ ｌ—Ｈ ｒｕｔ霍 尔 一埃 鲁 ） 。它 的 主 要 设 ａ ｌ ｅ ｌ ｏ （ 法
探头 ， 因此不能连 续或 高频 率 测量 。所 以消耗 型热 电
偶 无法广泛实际应用在工业 生产中 。 目前 出 现 了一 种 采 用 消耗 型 光 纤 辐 射 温 度计 测 量
