一种三层液电解精炼铝的方法以及设备与流程

本发明属于精炼铝，具体涉及一种三层液电解精炼铝的方法以及设备。

背景技术：

1、三层液电解精炼法是一种工业生产高纯度铝的最主要方法。三层液电解精炼法的基本原理为：利用铝液、电解质和阳极合金的密度差形成液体分层，在直流电的作用下，熔体中发生电化学反应，即阳极合金中的铝进行电化学溶解。

2、三层电解法精炼铝的装置包括：精铝槽、阴极、阳极，在通过三层电解法精炼铝的过程中，需要将铝液以及电解质添加在精铝槽中。在工艺进行的过程中，阴极浸入铝液中，但是，精炼过程中常常会出现拉弧打火或者短路等情况，导致精炼过程难以继续，降低生产效率，影响产品品质。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种三层液电解精炼铝的方法，该方法能够通过自动控制阴极浸入铝液深度，保证精炼过程的稳定性，以避免出现拉弧打火或者短路等现象。本发明还提供一种三层液电解精炼铝的设备。

2、本发明的发明人发现，三层电解法精炼过程中常常出现的拉弧打火或者短路等情况与阴极浸入铝液的深度极为相关，如果阴极浸入铝液的深度过浅，则会导致拉弧打火，如果阴极浸入铝液的深度过深，则阴极又可能会接触电解质，并导致短路。

3、据此，为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，提供一种三层液电解精炼铝的方法，包括精炼过程，在精炼过程中，每间隔设定时间/完成加铝步骤/完成出铝步骤后，执行控制步骤，所述控制步骤包括：控制阴极浸入铝液的实时深度，以使所述实时深度处于设定范围内。

4、优选的，在控制步骤中，控制阴极浸入铝液的实时深度具体包括以下步骤：

5、获取阴极浸入铝液的实时深度；

6、判断所述实时深度是否在设定范围内，若不在设定范围内，则调整阴极当前高度直至阴极浸入铝液的实时深度处于设定范围内。

7、优选的，所述获取阴极浸入铝液的实时深度具体包括：

8、获取阴极当前高度；

9、获取铝液的液面当前高度；

10、根据阴极当前高度和铝液的液面当前高度得到阴极浸入铝液的实时深度。

11、本发明还提供一种三层液电解精炼铝的设备，包括三层电解槽和阴极控高装置，所述三层电解槽内部容置有三层液，所述三层液中的上层液为铝液，所述三层电解槽用于通过内部容置的三层液执行精炼过程，所述阴极控高装置用于在精炼过程中控制阴极浸入三层电解槽内的铝液的实时深度，以使所述实时深度处于设定范围内。

12、优选的，所述阴极控高装置包括：

13、获取单元，用于获取阴极浸入铝液的实时深度；

14、驱动单元，用于驱动阴极升降；

15、控制单元，其内存储有设定范围，并与获取单元和驱动单元分别电气连接，用于判断获取单元获取的实时深度是否在设定范围内，并在判定不在设定范围内时，控制驱动单元调整阴极当前高度，直至获取单元获取的实时深度处于设定范围内，

16、其中，所述获取单元包括：

17、第一获取模块，用于获取阴极当前高度；

18、第二获取模块，用于获取铝液的液面当前高度；

19、计算模块，与第一获取模块和第二获取模块分别电气连接，用于根据阴极当前高度和铝液的液面当前高度计算得到阴极浸入铝液的实时深度。

20、优选的，所述第一获取模块为图像识别装置，用于通过图像识别阴极上设置的标线数值来得到阴极当前高度；所述第二获取模块为激光测量装置，用于通过激光光线在液面反射的时间来获取铝液的液面当前高度。

21、优选的，三层液电解精炼铝的设备还包括触发单元，所述触发单元与所述控制单元电连接，用于在三层电解槽执行加铝操作/出铝操作后发出触发信号，所述控制单元还用于在收到所述触发信号时/每隔一个设定时间时发送控制指令至获取单元，以驱使其获取阴极浸入铝液的实时深度。

22、优选的，所述驱动单元架设在三层电解槽上，包括升降驱动件、传动机构和母线，所述母线上连接有多个作为阴极的阴极棒，阴极棒的底端浸入三层电解槽的铝液内，所述传动机构连接在升降驱动件和母线之间，所述升降驱动件与控制单元电气连接，用于驱动传动机构带动母线升降，从而带动阴极棒升降来调整阴极当前高度。

23、优选的，所述传动机构包括升降组件，升降组件包括母线夹具、升降轴和传动轴，母线夹具设有两个，分别用于夹持母线的两端，所述升降轴也设有两个，且分别连接各母线夹具，所述传动轴的端部连接升降驱动件的输出端，轴身传动连接两个升降轴，用于在升降驱动件的驱动下，驱使两个升降轴带动两个母线夹具同步升降。

24、优选的，所述升降轴和传动轴之间通过涡轮蜗杆副传动连接。

25、由于三层电解法精炼过程中的缺陷问题与阴极浸入铝液的深度极为相关，故为了规避精炼过程中出现的拉弧打火或者短路等问题，本发明提供了一种三层液电解精炼铝的方法，与常规三层液精炼铝的方法不同的是，本发明的方法在精炼过程中，每间隔设定时间/完成加铝步骤/完成出铝步骤后调整阴极浸入铝液的实时深度，使该实时深度处于设定范围内。

26、由于加铝步骤(向三层电解槽内添加精炼原料)、出铝步骤(从三层电解槽中获取精炼产物)以及随时间变化是整个精炼过程中铝液液面发生变化的最主要原因，本方法通过在精炼过程中添加上述调整阴极浸入铝液的实时深度的步骤。经过实时调整，使得阴极浸入铝液的深度总是处于合适的设定范围之内，既不会过浅，导致拉弧打火，也不会过深，导致阴极与电解质接触造成短路，避免此类问题造成精炼过程被打断，有利于确保生产安全以及生产的正常进行，保证精炼过程的稳定性，同时还提高了生产效率，可以有效保证产品品质。

技术特征：

1.一种三层液电解精炼铝的方法，其特征在于，包括精炼过程，在精炼过程中，每间隔设定时间/完成加铝步骤/完成出铝步骤后，执行控制步骤，

2.根据权利要求1所述的三层液电解精炼铝的方法，其特征在于，在控制步骤中，控制阴极浸入铝液的实时深度具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的三层液电解精炼铝的方法，其特征在于，所述获取阴极浸入铝液的实时深度具体包括：

4.一种三层液电解精炼铝的设备，其特征在于，包括三层电解槽(4)和阴极控高装置，

5.根据权利要求4所述的三层液电解精炼铝的设备，其特征在于，所述阴极控高装置包括：

6.根据权利要求5所述的三层液电解精炼铝的设备，其特征在于：所述第一获取模块为图像识别装置，用于通过图像识别阴极上设置的标线数值来得到阴极当前高度；

7.根据权利要求4所述的三层液电解精炼铝的设备，其特征在于：还包括触发单元，所述触发单元与所述控制单元电连接，用于在三层电解槽(4)执行加铝操作/出铝操作后发出触发信号，

8.根据权利要求4所述的三层液电解精炼铝的设备，其特征在于：所述驱动单元架设在三层电解槽(4)上，包括升降驱动件(1)、传动机构(2)和母线(3)，

9.根据权利要求8所述的三层液电解精炼铝的设备，其特征在于：所述传动机构(2)包括升降组件(21)，升降组件(21)包括母线夹具(211)、升降轴(212)和传动轴(213)，

10.根据权利要求9所述的三层液电解精炼铝的设备，其特征在于：所述升降轴(212)和传动轴(213)之间通过涡轮蜗杆副传动连接。

技术总结
本发明公开了一种三层液电解精炼铝的方法，包括精炼过程，在精炼过程中，每间隔设定时间/完成加铝步骤/完成出铝步骤后执行控制步骤，控制步骤包括：控制阴极浸入铝液的实时深度，使所述实时深度处于设定范围内。本发明的三层液电解精炼铝的方法能够通过控制阴极浸入铝液深度，保证精炼过程的稳定性，以避免出现拉弧打火或者短路等现象。本发明还提供一种三层液电解精炼铝的设备。

技术研发人员：喇国栋,何新光,陈长科,薛银喜,阿不都萨拉木·吾买尔,马亮,何国重
受保护的技术使用者：石河子众和新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15