本申請屬于鋁冶煉，具體涉及一種鋁電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置。

背景技術(shù)：

1、鋁電解槽通常采用霍爾-艾魯特熔鹽電解法生產(chǎn)，位于鋁電解槽內(nèi)的鋁電解質(zhì)熔體是鋁電解生產(chǎn)過程溶解氧化鋁并把它電解還原為金屬鋁的反應介質(zhì)，其會接觸鋁電解槽的陰極和陽極，并在槽膛內(nèi)發(fā)生電化學、物理化學等耦合反應。所以，鋁電解質(zhì)熔體的物理化學性能決定了電解溫度，并影響鋁電解的能耗、產(chǎn)品質(zhì)量和鋁電解槽的使用壽命等。

2、常規(guī)的鋁電解通常采用鈉冰晶石鋁電解質(zhì)體系，包括lif、kf以及alf3等組分。其中，鋁電解質(zhì)中的lif、kf等主要來自于鋁電解所用的原料氧化鋁中所含的k2o、li2o雜質(zhì)，當然也存在人為添加的因素。由于鋁電解質(zhì)的揮發(fā)會影響消耗量，因此需要向鋁電解質(zhì)補料，以提高電解鋁的運行穩(wěn)定性。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，在鋁電解槽工業(yè)生產(chǎn)中，每周取鋁電解質(zhì)樣品檢測，根據(jù)相鄰兩次樣品的組分區(qū)別確定補料種類，這種采用對電解槽中的鋁電解質(zhì)取樣的方式來確定補料種類的方法，整個過程周期長，使得鋁電解槽運行穩(wěn)定性差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決目前通過對工業(yè)鋁電解槽內(nèi)的鋁電解質(zhì)取樣分析的方法來確定補料量和補料種類花費時間長的技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┮环N鋁電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置。

2、本申請?zhí)峁┮环N鋁電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置，包括：

3、加熱爐，設有具有第一開口的爐腔；

4、防護殼，位于所述爐腔內(nèi)，所述防護殼包括本體、封堵以及防護蓋，所述本體設有第二開口，所述防護蓋搭設于所述本體，以關閉所述第二開口，所述防護蓋設有第一操作孔，所述封堵可拆卸地安裝于所述第一操作孔；

5、容器，用于容納鋁電解質(zhì)，所述容器位于所述本體內(nèi)、且設有與所述第一操作孔連通的第三開口；

6、量桿，用于通過所述第一操作孔和所述第三開口伸入至所述容器內(nèi)的鋁電解質(zhì)中測量所述鋁電解質(zhì)的液面高度，以得到所述鋁電解質(zhì)的揮發(fā)量。

7、在一些實施方式中，所述容器還包括用于打開和關閉所述第三開口的蓋體，所述蓋體設有第二操作孔，所述第一操作孔和所述第二操作孔同軸連通，所述量桿可伸入于所述第二操作孔。

8、在一些實施方式中，還包括用于取鋁電解質(zhì)樣品的取樣桿，所述取樣桿可伸入于所述第一操作孔和所述第二操作孔。

9、在一些實施方式中，還包括相連通的加料管以及加料漏斗，所述加料管可伸入于所述第一操作孔和所述第二操作孔取樣。

10、在一些實施方式中，還包括：

11、溫度傳感器，用于檢測所述容器內(nèi)的鋁電解質(zhì)的溫度；

12、氣源以及氣管，所述氣管的一端連接于所述氣源，另一端穿過所述防護蓋伸入于所述容器內(nèi)的鋁電解質(zhì)中。

13、在一些實施方式中，還包括風機以及用于檢測所述防護殼內(nèi)的壓力的壓力表，所述風機通過穿過所述防護蓋的管路連通于所述防護殼內(nèi)。

14、在一些實施方式中，所述防護蓋位于所述爐腔外，且外緣繞設有冷卻管，所述實驗裝置還包括冷水機，所述冷水機的出口和進口分別連通于所述冷卻管的兩端。

15、在一些實施方式中，所述封堵靠近于所述容器的一側(cè)設有收集煙氣沉積物的收集槽。

16、在一些實施方式中，所述封堵為錐形，所述收集槽位于所述封堵的小端。

17、在一些實施方式中，所述容器的容納腔沿高度方向截面面積不變；所述防護殼內(nèi)設有用于支撐所述容器的底座；所述容器為坩堝，所述加熱爐為井式加熱爐。

18、根據(jù)本申請實施例提供的一種鋁電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置，包括加熱爐、防護殼、容器以及量桿，加熱爐設有具有第一開口的爐腔；防護殼位于爐腔內(nèi)，防護殼包括本體、封堵以及防護蓋，本體設有第二開口，防護蓋搭設于本體，以關閉第二開口，防護蓋設有第一操作孔，封堵可拆卸地安裝于第一操作孔；容器用于容納鋁電解質(zhì)，容器位于本體內(nèi)、且設有與第一操作孔連通的第三開口；量桿用于通過所述第一操作孔和所述第三開口伸入至所述容器內(nèi)的鋁電解質(zhì)中測量容器內(nèi)的鋁電解質(zhì)的液面高度，以得到鋁電解質(zhì)的揮發(fā)量。

19、掀開防護蓋，將防護殼的第二開口打開，鋁電解質(zhì)依次通過第二開口和第三開口置于容器內(nèi)，然后關閉防護蓋。加熱爐對位于爐腔內(nèi)的防護殼、容器以及鋁電解質(zhì)加熱，通過肉眼觀察可獲知鋁電解質(zhì)是否形成液態(tài)，在鋁電解質(zhì)形成液態(tài)時，打開封堵，量桿的端部通過第一操作孔以及第三開口伸入至液態(tài)的熔體中，并觸碰容器的底部，再將量桿取出，可獲知熔體的液面深度。將封堵塞入至第一操作孔，并繼續(xù)加熱一段的時間，鋁電解質(zhì)在電解溫度下?lián)]發(fā)產(chǎn)生的煙氣會從第三開口飄出，并遇到防護殼的防護蓋，由于防護蓋的的溫度較低，從容器內(nèi)飄出的煙氣遇到低溫會逐漸凝固沉積于防護蓋和封堵的底部。實驗結(jié)束后，再打開封堵，再次將量桿通過第一操作孔以及第三開口伸入至液態(tài)的熔體中，并觸碰容器的底部，再將量桿取出，可獲知此時的液面深度。

20、將防護蓋底部或者封堵下的沉積物也就是鋁電解質(zhì)的揮發(fā)物樣品取下，可檢測揮發(fā)物的成分組成。由于量桿兩次伸入鋁電解質(zhì)熔體內(nèi)，由此可確定兩個時刻的鋁電解質(zhì)液面的高度差，再根據(jù)獲知容納腔在這兩個高度差之間的體積，即可獲得鋁電解質(zhì)的揮發(fā)量。

21、綜上所述，本申請?zhí)峁┑匿X電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置可對揮發(fā)物取樣，從而實現(xiàn)揮發(fā)物成分檢測，確定所需補料類別；通過量桿兩次伸入至容器的鋁電解質(zhì)液態(tài)熔體內(nèi)，獲知實驗過程中鋁電解質(zhì)的液面的高度，再配合容納腔在這兩個液位高度位置之間的體積差，得到鋁電解質(zhì)的揮發(fā)量，從而確定采用該成分的鋁電解質(zhì)所需要的補料量。采用本申請?zhí)峁┑膶嶒炑b置通過多次實驗，每次實驗向容器內(nèi)加入不同組成的鋁電解質(zhì)，就可以獲知不同組成的鋁電解質(zhì)在鋁電解槽內(nèi)的揮發(fā)量以及揮發(fā)物組分等揮發(fā)特性。由于本申請?zhí)峁┑膶嶒炑b置在實驗室內(nèi)進行，可隨時進行實驗，確定補料類別以及補料量，為工業(yè)鋁電解槽生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支持，且取樣靈活，時間短，效率高。

技術(shù)特征：

1.一種鋁電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置，其特征在于，所述容器還包括用于打開和關閉所述第三開口的蓋體，所述蓋體設有第二操作孔，所述第一操作孔和所述第二操作孔同軸連通，所述量桿可伸入于所述第二操作孔。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置，其特征在于，還包括用于取鋁電解質(zhì)樣品的取樣桿，所述取樣桿可伸入于所述第一操作孔和所述第二操作孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置，其特征在于，還包括相連通的加料管以及加料漏斗，所述加料管可伸入于所述第一操作孔和所述第二操作孔取樣。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的鋁電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置，其特征在于，還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的鋁電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置，其特征在于，還包括風機以及用于檢測所述防護殼內(nèi)的壓力的壓力表，所述風機通過穿過所述防護蓋的管路連通于所述防護殼內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的鋁電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置，其特征在于，所述防護蓋位于所述爐腔外，且外緣繞設有冷卻管，所述實驗裝置還包括冷水機，所述冷水機的出口和進口分別連通于所述冷卻管的兩端。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的鋁電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置，其特征在于，所述封堵靠近于所述容器的一側(cè)設有收集煙氣沉積物的收集槽。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋁電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置，其特征在于，所述封堵為錐形，所述收集槽位于所述封堵的小端。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的鋁電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置，其特征在于，所述容器的容納腔沿高度方向截面面積不變；

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種鋁電解質(zhì)熔體揮發(fā)實驗裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)需通過對工業(yè)鋁電解槽每周取樣來確定補料量和補料種類用時較長的技術(shù)問題。實驗裝置包括：加熱爐；防護殼，位于爐腔內(nèi)，防護殼包括本體、封堵以及防護蓋，防護蓋搭設于本體，以關閉第二開口，防護蓋設有第一操作孔，封堵可拆卸地安裝于第一操作孔；容器，位于本體內(nèi)、且設有第三開口，容器的容納腔沿高度方向截面面積不變；量桿用于通過所述第一操作孔和所述第三開口伸入至所述容器內(nèi)的鋁電解質(zhì)中測量所述鋁電解質(zhì)的液面高度，以得到所述鋁電解質(zhì)的揮發(fā)量。本申請?zhí)峁┑膶嶒炑b置可以獲知鋁電解質(zhì)的揮發(fā)速率以及揮發(fā)物的組成，從而確定補料量和補料種類，時間短，效率高。

技術(shù)研發(fā)人員：包生重,羅麗芬,張芳芳,石序,李靜,滕媛,石夢寒,唐新平,劉利英
受保護的技術(shù)使用者：中鋁鄭州有色金屬研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240419
技術(shù)公布日：2025/1/6