YS/T 481-2005 铝电解槽能量平衡测试与计算方法 五点进电和六点进电预焙阳极铝电解槽

H92

中华人民共和国有色金属行业标准

YS/T481-2005

铝电解槽能量平衡测试与计算方法

五点进电和六点进电预焙阳极铝电解槽

Aluminiumcelltestforenergybalanceanditscalculatingmethod

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prebakedanodealuminiumcell

2005-05-18发布2005-12-01实施

国家发展和改革委员会发布

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目次

前言·················································································································，一m

1范围···············································································································……1

2通则与基本量··················································································.·……1

3密闭型预焙槽各部温度测量················································…·…，……3

4预焙槽能量平衡的计算方法·······················································.·..……，……6

5铝电解槽能量平衡分析········································，·········.·……，……，二，.10

附录A(规范性附录)五点进电和六点进电预焙阳极铝电解槽电压平衡测试与计算方法······……12

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前言

随着我国铝电解槽技术的发展，各种进电方式的大容量预焙阳极铝电解槽投产运行，其中大面五点

进电和大面六点进电铝电解槽是大容量铝电解槽技术的发展方向。本标准是结合我国铝电解发展实际

情况，本着科学性、合理性、适用性的制标原则、为指导铝电解生产合理用能而制定的。

本标准附录A为规范性附录。

本标准由全国有色金属标准化技术委员会提出并归口。

本标准由全国有色金属标准化技术委员会负责解释。

本标准由中国铝业股份有限公司广西分公司和贵阳铝镁设计研究院起草。

本标准主要起草人:刘永刚、易小兵、张庚民、杨朝红、王哗、王朝鹏。

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铝电解槽能量平衡测试与计算方法

五点进电和六点进电预焙阳极铝电解槽

范围

本标准规定了冰晶石一氧化铝熔盐电解法密闭型中间点式下料大面五点和大面六点进电预焙阳极

铝电解槽能量平衡的测试方法与计算方法。

本标准适用于冰晶石一氧化铝熔盐电解法密闭型中间点式下料大面五点和大面六点进电预焙阳极

铝电解槽能量平衡的测试与计算。

2通则与基本I

铝电解基本过程的总反应式

铝电解基本过程的总反应式见公式(1),

。、。3。。二，.3N。。3(1一N)

八h曰9十下气-二;七=乙八L十;.,-,曰，十CO···············……(1)

上十1V1t1Y1+N

式中:

N—阳极气体中CO:的体积百分比，N=[COa/(COa+CO)]X100，其测定方法为:

在进行阳极气体中CO:的体积百分比测定之前，确定需要测定的电解槽，在电解质结壳面上，凿开

一个圆形的洞，洞口大小与烟气采样器的采集口相当，电解槽内的其他火孔要堵上。

把烟气采样器的采集口对准所开的洞口，对好后把采集口周围的空隙封堵好，防止空气进人烟气采

样器。烟气采样器的另一端接双联球，操作双联球进行烟气采集。

采集到的电解槽烟气通过奥氏气体分析仪，分析烟气中CO:的百分含量。

2.2物料平衡

2.2.1电解槽每小时产铝t1

电解槽每小时产铝量见公式((2)0

M一。.3355Iq·········································一(2)

式中:

M电解槽每小时原铝产量，单位为千克每小时(kg/h);

0.3355—铝的电化学当量，单位为克每安培小时[g/(A"h)];

I—电解槽通过的电流强度，单位为千安((kA);

i电流效率，单位为百分数(%)。

2.2.2妞化铝消耗f

氧化铝消耗量PAI1,、的计算见公式((3):

PA,zos=。·634幼···················。···············…·…(3)

式中:

尸A,叭氧化铝的消耗量.单位为千克每吨铝(kg八一AI);

0.634—氧化铝的电化学当量，单位为克每安培小时g「/(A"h)].

2.2.3氧化铝理论单耗

氧化铝的理论单耗P从马理为1889.7kg八一AI。

2.2.4碳的理论(最小)消耗f

阳极氧化讨程中产生的一次气体全部为co:时，按铝电解总反应式(1)计算，碳的理论消耗量为

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333.3kg八一Al.

2.2.5碳生成COZ和CO的电化学当A

碳生成CO:的电化学当量为。.112g/(A"h)

碳生成CO的电化学当量为0.224g/(A"h),

2.2.6COz的生成i

co:的生成量PC-2(或Pco,)计算见公式(4):

Pco,一恶Xx4545

PCO,一_43(2一枷4247……，。··········……(4)

或，、。2一寻(卜专)XZM

式中:

的生成量，单位为千克每小时((kg/h){或千克每千克铝(kg/kg-AD),

Pco,(Pco,)—CO,

2.2.7CO的牛成.

CO的生成量Pco(或Pco)计算见公式((5):

3(1一N)、28.

.

.

Pco=，福一下不下一X}

les卜王丫J4|

P82

或C0-一青一)X‘27一r(5)

|

P一82M

CO一-

专一)X‘27

式中:

风。(或Pco)—CO的生成量，单位为千克每小时(kg/h){或千克每千克铝((kg/kg-Al)),

2.3铝电解棺的电压平衡

2.3.1电压平衡按附录A的规定计算。

2.3.2体系内电压降计算见公式((6):

E休系内=U阳极+Ua化+U电解质+U阴极+U效应

=V立柱母a+V阳极母线+V阳极+V护底+V阴极母线+V效应分神+V极间

”’““····……(6)

公式((6)中各参数的计算和说明见附录A,

2.3.3将电解槽生产技术条件和物料单耗及作业制度填写在表1中。

表，生产技术条件、物料单耗

序号项目单位指标值

1实际电流强度kA

2阳极电流密度A/cm'

3铝液水平高度Cl】1

4电解质水平高度Cm

5工作电压V

6极距eni

7平均分子比

8电解质中添加剂%

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表1(续)

序号项目单位指标值

s效应系数次/台·日

10氧化铝单耗kg/t-At

11氟化铝单耗kg/t-AI

12氧化钙单耗kg/t-AI

13冰晶石单耗kg八一AI

14炭阳极单耗kg/t-AI

密闭型预焙植各部温度测t

3.1测f器具

3.1.1点温计:测量范围。-500-C,

3.1.2表面温度计:测量范围0-5000Co

3.1.3热电偶及补偿导线。

3.1.4热流计。

3.1.5气体分析仪。

3.1.6流量测定仪。

3.1.7红外线测温仪。

3.2温度测f

3.2.1槽壳底部

槽壳底部温度测量分布按图1进行，测温布点可选择在网格点的中心位置，并尽量等距离布点。

箱壳钥底板温度

筋板腹板温度

筋板底板渴度

图1槽壳底部各测温点分布示意图

在测量槽壳底部钢板温度的同时，需测量各底筋工字梁的腹板和底板温度。

3.2.2描壳侧部

槽壳侧部温度测量按图2进行布置测温点。

高度方向:以端部(或侧部)双围带对应的中部、每个阴极钢棒窗口上，下部位布点，即分为3组测

温带。

长度方向:每隔一组摇篮架布置一测点，位置选在两组摇篮架之间的槽壳钢板中点。

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测槽壳侧部温度同时，需测量各侧筋工字梁的腹板和底板温度

筋板、侧板沮度

日一袒二胜J}/}a

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(槽A,B两大面)(槽D,E两端面)

图2植壳侧部测温点位置示意图

3.2.3密封集气策

密封罩各部温度的测量按图3进行布置测温点:

a)侧部罩:每组槽罩上、中、下各布一测温点;

b)端部罩:方形槽罩上、中、下各一测温点，三角槽罩1-2点;

c)水平罩:在槽两侧每两组导杆对应的中部位置上布置测温点。

3.2.4槽沿板

槽沿板温度测量，选在槽沿板外侧面布测温点，布点位置应对应于槽壳大面和端面的侧部测温点位

置，每个位置测量1点温度。

3.2.5阴极钢棒

阴极钢棒的测温点，选择在每根阴极棒的内、外两侧各布置1个点。每根阴极钢棒的铝一钢焊(或

压接)片的铝头侧布置1个侧温点。

3.2.6铝导杆

铝导杆的测温点，选在槽罩上每根铝导杆的外露点至卡具之间的中部位置，测点为每根铝导杆的内

外侧各1点。

3.2.7摇篮架

摇篮架测温点布置，对应于槽壳侧部钢板的筋板温度测量方法。

3.2.8电解质温度

在电解槽A,B两个大面的加工面中部，出铝端、烟道端各选一个电解质温度测量点。

3.2.9烟气流f、压力及温度

在电解槽排烟支管的观测孔上，采用专用仪器对电解烟气的流量和压力进行测定。同时测量电解

烟气的温度。

3.2.10环境温度

在测量各部位温度的同时，测量附近的空气环境温度。包括:

a)槽(间)侧面上部(操作面)环境温度;

b)槽(间)侧面下部环境温度;

c)槽出铝端环境温度;

d)槽烟道端环境温度;

e)槽底环境温度。

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图3槽罩、阳极导杆各部位测温布点示意图

3.2.11残极温度

残极测温点，选在更换出的残阳极的上表面1--4点。

3.2.12钢爪温度

选择1-2组处于正常更换周期的中期生产阳极碳块，对其每根钢爪进行1点温度测量。

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4预焙槽能f平衡的计算方法

4.1能f平衡的计算原则

4.1.1能f平衡计算温度基础

计算电解槽能量平衡的温度基础，取Tk=298K(250C)为温度基础。

4.1.2能f平衡的计算体系

密闭型预焙槽的能量平衡计算体系见图4，应包括:

槽底一槽壳侧部(包括端部)一阴极钢棒头一槽沿板一四面侧部槽罩一顶部水平罩一