电解单元调节方法

专利名称：电解单元调节方法
技术领域：
本发明涉及一种在铝的生产单元中的调节方法，上述生产过程借助于溶解在一种基于熔融的冰晶石的电解质的氧化铝的电解，特别是根据Hall-Héroult方法。
背景技术：
在工业上，通过熔融电解来生产铝，即，借助于在一个被称为电解槽的熔融的冰晶石槽中的氧化铝溶液的电解，特别是根据众所周知的Hall-Heroult方法来生产铝。电解槽被纳入到被称为“电解罐”的罐子之中，后者包括一个钢壳，其内部排列着耐火和/或绝缘材料，以及定位于罐的底部的阴极组件。由含碳的材料制成的阳极部分地浸入电解槽之中。该组件由一个电解罐构成，其(各)阳极以及电解槽被称为一个电解单元。
经由各阳极以及各阴极部件流经电解槽以及液态铝的垫层的电解电流引起铝的还原反应，并且借助于焦尔效应，还有可能将电解槽的温度维持在950℃的量级上。定期地向电解单元供应氧化铝，以便补偿因电解反应而产生的氧化铝的消耗。
一个电解单元的生产效率和电流效率受到多种因素的影响，诸如电解电流的强度和分布，罐的温度，溶解的氧化铝含量以及电解槽的酸度，等等，他们互相产生影响。例如，随着相对于标称的组成(3NaF.AlF3)而言为过量的三氟化铝(AlF3)的加入，将使冰晶石槽的熔融温度下降。在现代化的工厂中，各项运行参数被这样调整，以便达到90％以上的电流效率。
然而，一个电解单元的有效的电流效率显著地受到所述单元的各项参数的变化的影响。例如，电解质温度增加10摄氏度左右可能导致电流效率降低大约2％，电解质温度降低10摄氏度左右可能会降低本来就很低的氧化铝在电解质中的溶解度，并且促进“阳极效应”，即，阳极的极化，伴随着在单元的端子上的电压突然升高，同时释放大量的氟化和氟碳化产物，和/或在阴极表面上的绝缘沉淀物。
因此，一个电解单元的运行要求对其各项运行参数(诸如它的温度，氧化铝含量，酸度，等等)进行精确的控制，以便将它们保持在已确定的设置点数值上。为了实现这个目标，已经开发出几种调节方法。这些方法一般地涉及电解槽的氧化铝含量的调节，温度的调节，或者酸度(即，过量的氧化铝)的调节。
问题的陈述铝的生产商，在同时连续地力求提高电解工厂的产量和生产率的过程中，在AlF3的含量超过11％(并且可能达到13至14％)的条件下运行时，力求达到95％以上的电流效率，这使得有可能去降低电解单元的工作温度(液体温度的下降约为5℃/％AlF3)，并且，其结果是，降低了所述各电解单元的能量消耗。然而，在这样的化学组成的范围内，氧化铝的溶解度被大大地降低，由此，增加了阳极效应和在阴极上形成绝缘沉淀物的风险。
此外，为了增加工厂的生产量，人们致力于提高各电解单元的单位容量，与此相关，增加电解电流的强度。当前的趋势是研制电流大于或等于500kA的电解单元。作为一般的规律，通过增加已知类型的电解单元或者现有的电解单元的允许电流强度，或者通过研制非常大的电解单元，都能增加电解单元的容量。在第一种情况下，增加允许电流强度将导致电解槽质量的减小，从而使不稳定的效应加剧。在第二种情况下，增加电解单元的尺寸将使其热学和化学的惯性增加。因而，增加电解单元的容量不仅增加了氧化铝的消耗率，而且还扩大了不稳定性的产生以及单元偏差现象，这就增加了各电解单元的控制难度。
因此，本申请人致力于探求一种用于电解单元的调节方法，特别是用于电解槽酸度(即，AlF3含量)以及单元的整体热的调节方法，使之有可能以一种稳定的方式来控制各电解单元，达到电流效率高于93％，甚至高于95％，而不必频繁地进行AlF3含量的测量，其中，过量的AlF3含量大于11％，并且其中，电流可以大于或等于500kA。

发明内容
本发明涉及用于电解单元的调节方法，其目的是借助于熔融电解，即，通过令电流流过基于熔融的冰晶石并含有溶解的氧化铝的电解槽，特别是根据Hall-Heroult方法来生产铝。
根据本发明的调节方法包括将氧化铝添加到一个电解单元的电解槽之中，并且其特征在于，它包括确定被称为“脊变化量指标”的一个量B，该指标对形成于罐的侧壁的固化槽脊的变化敏感，同时对该罐的至少一个设定装置和/或作为针对所述指标而获得的数值的一个函数的至少一项控制操作的修改敏感。
本申请人意外地注意到，考虑到在电解罐的调节过程中固化槽质量的变化使得有可能降低罐的各项运行参数(例如，酸度)的波动的幅度和离散性。
根据本发明的一个实施例，从对电解单元所进行的至少一次电气测量中来确定所述指标，该指标能检测因所述脊变化而导致的电流线的改变。在本发明的一个优选实施例中，从一个被称为“比电阻变化量(specific resistance variation)”的量ΔRS来确定所述指标，而量ΔRS又是从电解单元的电阻R来确定的。
根据本发明的另一个实施例，从对液态金属垫的表面积的确定中来确定所述指标，该指标能检测因脊的变化而引起的液态金属表面的面积变化。
根据本发明的另一个实施例，从各项电气测量以及金属表面积的测量的组合中来确定所述指标。
本发明可以有利地应用于电解槽的酸度调节。特别是，根据本发明的调节方法可以包括在一个电解单元的电解槽中，在被称为“调节周期”的预定的时间间隔p内，添加一定数量Q(p)的三氟化铝(AlF3)，添加的数量取决于下列各项的总和对应于该单元的AlF3需求量净平均值的至少一个基本项Qo(p)，一个校正项Qi(p)，其中包括至少一个被称为“脊项”的项Qsol(p)，从至少一个脊变化量指标来确定Qsol(p)。因此，使用下列公式来确定量Q(p)Q(p)＝Qo(p)+Qi(p)＝Qo(p)+Qsol(p)+…本申请人注意到，脊项Qsol(p)使得有可能显著地减少在液体电解槽中的AlF3含量的分析次数；这些测量会增加单元的运行成本，并且，在任何情况下，通常会受到重大误差的影响。
可以有利地将所述至少一个设定装置和/或至少一项控制操作的修改组合在一起。


图1以横截面的形式表示一个典型的电解单元。
图2说明根据本发明的各调节顺序的原理。
图3和4表示用以确定各Q(p)项的各典型函数。
图5说明一种方法，用以确定电解单元的比电阻变化量。
图6是在电解槽中介于阳极和液态金属垫之间流过的电流线的形状的示意性的图解。
图7说明一种方法，用以确定液态金属垫的表面积。
图8表示一个电解单元的总的AlF3需求量的变化。
具体实施例方式
如图1所示，借助于Hall-Héroult电解法来生产铝的电解单元1典型地包括一个罐20，各阳极7，由附连装置8，9将其附着在阳极框架10之上，以及氧化铝供应装置11。罐20包括一个钢壳，内部排列部件3，4以及阴极组件5，6。内部排列部件3，4通常是由耐火材料制成的块，这些耐火材料是绝热体。阴极组件5，6包括各连接棒6，其上附连着用以传导电解电流的导电体。
在罐20内部，排列部件3，4和阴极组件5，6形成一个坩锅，当该单元运行时，它能容纳电解槽13和液态金属垫12，此时各阳极7部分地浸入到电解槽13之中。该电解槽含有已溶解的氧化铝，并且，作为一般规律，一个氧化铝的盖子14盖在电解槽之上。
电解电流经由阳极框架10、附连装置8，9、各阳极7和各阴极部件5，6，在电解槽13中流过。送往该电解单元的氧化铝的用途是补偿该单元的近似连续的消耗，这种消耗基本上归因于氧化铝还原成金属铝。氧化铝的供应通常独立地进行调节，这是通过将氧化铝添加到液体槽13来完成的。
在电解过程中产生的金属铝被积聚在单元的底部，同时建立起介于液态金属12以及熔融的冰晶石槽13之间的一个比较清晰的界面。这个槽-金属界面的位置随时间而改变随着液态金属积聚在电解单元的底部，它上升，当从电解单元中取出液态金属时，它下降。
若干电解单元通常在被称为电解室的建筑物中被排列成行，并且使用各连接导体以电气方式把它们串联在一起。各单元典型地被这样安排，以便形成两个或多个并行的生产线。因此，电解电流以级联方式从一个单元流向另一个单元。
根据本发明，借助于对溶解在一个基于冰晶石的电解槽13之中的氧化铝的电解还原来生产铝的电解单元1的调节方法，所述单元1包括一个罐20，至少一个阳极7，至少一个阴极部件5，6，所述罐20含有内侧壁3，并且能够容纳一个液体电解槽13，所述单元1包括所述单元的至少一个设定装置，其中包括一个可移动的阳极框架10，所述至少一个阳极7被附连在其上，所述单元1能够使所谓的电解电流在所述槽中流动，所述电流具有强度I，借助于所述还原法生产的铝在所述(各)阴极部件5，6上形成一层垫，被称为“液态金属垫”12，在所述壁3上含有一个固化的槽脊15的所述单元1，包括所述单元的各项控制操作，其中又包括在所述槽中添加氧化铝以及添加AlF3，并且，其特征在于它包括-确定至少一个被称为“脊变化量”的指标B的数值，它能检测所述固化的槽脊15的变化；-根据针对每一个脊变化量指标而获得的数值，来调节至少一个设定装置和/或至少一种控制操作。
在固化槽脊上的变化量通常由厚度变化量以及，在较小的程度上，由所述脊的形状加以表达。
所述至少一个设定装置的调节包括所述可移动的阳极框架10的位置的至少一次修改，或者向上，或者向下，以便修改阳极/金属距离(AMD)。
所述至少一种控制操作典型地包括将一定数量Q的AlF3添加到所述电解槽13。所述调节可以包括对所述量Q的至少一次修改，Q是作为针对一个或每一个脊变化量指标而获得的数值的一个函数。
在本发明的一个优选实施例中，本调节方法的特征在于，所述至少一种脊变化量指标包括一项被称为“BE”的指标，从对单元1所进行的至少一次电气测量中来确定该指标，它能检测因所述脊变化而导致的电流线的改变。最好是，从对所述电流强度I的至少一次确定以及对在所述单元1的端子上的电压降U的至少一次确定，来确定所述指标“BE”。
在这个实施例的一种可供替代的样式中，所述至少一个脊变化量指标BE等于比电阻的变化量ΔRS，可以使用包括下列各步骤的测量方法来进行确定-为所述电流强度I确定至少一个第一数值I1，以及为在所述单元(1)的端子上的电压降U确定至少一个第一数值U1；-至少从所述数值I1和U1，计算第一电阻R1；-从一个所谓的初始位置将阳极框架(10)移动一段确定的距离ΔH，在本例中，向上移动时，ΔH为正，向下移动时，ΔH为负；-为所述电流强度I确定至少一个第二数值I2，以及为在所述单元(1)的端子上的电压降U确定至少一个第二数值U2；
-至少从所述数值I2和U2，计算第二电阻R2；-使用公式ΔR＝R2-R1，计算电阻的变化量ΔR；-使用公式ΔRS＝ΔR/ΔH，计算所述比电阻ΔRS。
最好是，该测量方法还包括， (至少在确定I1，I2，U1和U2的数值之后)，移动阳极框架10，以便使它回到其初始位置，并恢复初始的单元设置。
使用公式R＝(U-Uo)/I来计算所述第一和第二电阻，式中，Uo是一个典型地介于1.6与2.0V之间的常数。例如，可以通过R1＝(U1-Uo)/I1以及R2＝(U2-Uo)/I2来给出R1和R2。根据本发明的一个可供替代的实施例，可以从电压U和电流强度I的确定数目的各数值获得的平均值来给出R1和R2。
实际上，已经发现一种比较简单的方法，它能给出在一段确定的时间内，阳极框架10的移动的顺序，并测量所得到的框架位移ΔH。
根据本发明的这个实施例，本调节方法有利地包括-使用公式ΔRS＝ΔR/ΔH，来确定比电阻变化量ΔRS。
-使用所述比电阻变化量ΔRS的一个已确定的函数，来调节至少一个控制装置和/或至少一项控制操作。
所述调节可以是介于所述比电阻变化量ΔRS以及一个参考数值ΔRSo之间的差值(即，ΔRS-ΔRSo)的一个已确定的函数。
如图5所示，典型地使用装置18来测量所述的电阻，以测量在电解单元中流过的电流强度I(这里I等于阴极电流Ic或阳极电流强度Ia之和)，并使用装置16，17来测量电解单元各端子上最终电压降U(典型地是介于该电解单元的阳极框架和阴极部件之间的最终电压降)。通常使用方程式R＝(U-Uo)/I来计算所述的电阻R，式中U0是一个常数。
电阻R的数值不仅取决于电解槽13的电阻率ρ、介于(各)阳极7与液态金属垫12之间的距离H、(各)阳极7的表面积Sa，还取决于电流Jc和Js的线的分散程度η，电流Jc和Js被建立在所述的电解槽之中，特别是介于(各)阳极7和固化的槽脊15之间(见图6中的线Jc)。本申请人想利用这样一个事实，即，比电阻变化量ΔRS不仅对电解槽的电阻率敏感，而且还纳入了一个电流分布因子，该因子对罐壁上的固化槽脊15的有无，大小很敏感，而对其形状的敏感程度要低一些。
本申请人还观察到，并不像通常所确认的那样，分散程度η在电阻的建立过程中事实上是一个非常重要的因素。本申请人认为分散程度对比电阻变化量的作用典型地介于75％与90％之间，这意味着电阻率的作用非常小，或者典型地介于10％与25％之间(典型地为15％)。在对500kA的罐所进行的测试中，本申请人观察到一个数值为100mΩ/mm量级的ΔRS的平均值，该平均值在电解槽的温度升高5℃和AlF3含量降低1％时大约降低-3nΩ/mm，反之亦然。电阻率对比电阻变化量的作用估计只有-0.5nΩ/mm(大约只有总值的15％)，分散程度的作用，即-2.5nΩ/mm是主要的。
在对电阻的测量(例如通过对电流线进行建模)中可能要将电流的分散程度考虑在内，这样可以提高比电阻变化量作为脊BE(它本身就是电解单元热状态的一个指标)变化量的指标的可靠性。
在本发明的另一个优选实施例中，调节方法的特征在于，所述至少一个脊变化量指标包括一个被称为“BM”的指标，通过对所述液态金属垫12的表面积S的确定来确定该指标。
根据本发明的这个实施例，调节方法有利地包括—确定液态金属垫12的表面积S；—利用表面积S的一个已确定的函数对至少一个控制装置和/或至少一种控制操作进行调节。
所述的调节可能是介于针对所述表面积S而获得的数值与一个设定点数值S0之间的差值，也就是所谓的“金属表面积”差值(即，S-S0)的一个已确定的函数。
大致上对应于金属/电解槽的界面的表面积S近似地等于电解罐的水平右截面。固化电解槽在罐壁上的出现减小了罐的表面积，所减小的量作为时间和罐的工作状态的一个函数在不断变化。
在本发明的这个可供替代的实施例的优选实施例中，通过流出的液态金属的体积Vm和对应的金属液位Hm的下降值ΔHm的测量结果来计算表面积S(见图7)。更具体地说，可以通过由以下各步骤组成的确定方法来确定所述的表面积—从电解单元中取出一定数量的液态金属；—确定从电解单元中取出的所述数量的液态金属的体积Vm；—确定在所述罐中所述液态金属垫的最终液位的变化值ΔHm；—使用公式S＝Vm/ΔHm来确定所述的液态金属垫12的表面积S。
可以通过测量从电解单元中取出的所述数量的液态金属的质量来确定所述体积Vm。
实际上，各阳极7通常随着液态金属液位的下降而下降，以便使阳极/金属之间的距离(AMD)保持恒定。
所述的至少一种控制操作还可以包括对固体或液体电解槽的至少一次添加(原料)，以便提高所述罐20中的所述液体电解槽13的液位。
可以有利地将所述的对电解单元的至少一个设定装置和/或至少一种控制操作的调节结合在一起。
本发明在电解槽的酸度调节中的应用根据本发明的一个实施例，借助于电解还原法从溶解在基于冰晶石的电解槽13中的氧化铝来生产铝的电解单元1的调节方法如下所述的电解单元1包括一个罐20，至少一个阳极7，至少一个阴极部件5，6，所述的罐20包括各内侧壁3，并且它还能容纳液体电解槽13，所述的电解单元1还包括所述单元的至少一个设定装置，其中包括一个可移动的阳极框架10，阳极7就附连在该框架之上。所述电解单元1能够使所谓的电解电流在所述的电解槽中流动，所述的电流的强度为I，通过所述的还原方法产生的铝形成一层垫，这就是在阴极部件5，6上形成的“液态金属垫”12，在所述各测壁3上含有固化的槽脊15的所述电解单元1的调节方法包括对所述单元的各项控制操作，其中包括将氧化铝以及AlF3添加到所述电解槽之中，并且其特征在于它包括—设立调节顺序，其中包括一系列的预先设定的长度为Lp的时间间隔p，以下称为“调节周期”，或简称为“周期”；—确定至少一个被称为“脊的变化量”的指标B的数值，该数值能够检测所述固化电解槽脊15的变化；—确定一个被称为“基本项”的量Qo(p)，它对应于电解单元对AlF3的需求量的净平均值；—确定一个校正项Qi(p)，它包括至少一个被称为“脊项”的Qsol(p)，从至少一个或每一个脊变化量指标15来确定Qi(p)；—通过将校正项Qi(p)与基本项Qo(p)相加，即Q(p)＝Qo(p)+Qi(p)，来确定在周期p中待添加的AlF3的量Q(p)，这被称为“确定的量Q(p)”；—在周期p中向所述的电解槽添加有效数量的三氟化铝(AlF3)，该有效数量等于所述的确定量Q(p)；各时间间隔(或“各周期”)p最好大致上等于长度Lp，即，对所有的周期来说，各周期的长度Lp都大致相同，这样就能够更容易地实施本发明。所述的长度Lp通常介于1到100个小时之间。
项Qsol(p)是在所述各侧壁3上形成的固化槽脊15的质量变化量的一个函数；所述的质量变化量可以根据所述的槽脊的厚度(在较小的程度上，根据其形状)的变化量来导出。
在本发明的所述实施例的一个有利的可供替代的样式中，项Qsol(p)至少包括一个被称为Qr(p)的项，可以从能够检测由所述脊的变化所引起的电流线的变化的电解单元1的至少一项电学测量结果来确定Qr(p)。可以有利地从所述电流强度I的至少一次测量结果以及所述电解单元1的端子上的电压降U的至少一次测量结果来确定项Qr(p)。
在本发明的这种可供替代的样式的优选实施例中，本方法包括-针对所述电流强度I，确定至少一个第一数值I1，并且，针对在所述电解单元1的端子上的电压降U，确定至少一个第一数值U1；-从所述各第一数值I1和U1，计算第一电阻R1；-从一个所谓的初始位置，将阳极框架10向上(在这种情况下，ΔH为正)或向下(在这种情况下，ΔH为负)移动一个确定的距离ΔH；-针对所述电流强度I，确定至少一个第二数值I2，并且，针对在所述电解单元1的端子上的电压降U，确定至少一个第二数值U2；-从至少所述各数值I2和U2，计算第二电阻R2；-使用公式ΔR＝R2-R1，计算电阻变化量ΔR；-使用公式ΔRS＝ΔR/ΔH，计算所述比电阻ΔRS；-使用所述比电阻变化量ΔRS的一个已确定的函数来确定项Qr(p)；-确定校正项Qi(p)，其中，至少包括在脊项Qsol(p)中的项Qr(p)。
最好是，测量方法还包括(至少在确定I1，I2，U1和U2的数值之后)移动阳极框架10的位置，以便回到它的初始位置，并且恢复初始的单元设置。
可以使用公式R＝(U-Uo)/I来计算所述第一和第二电阻R1和R2，式中，Uo是一个常数，典型地介于1.6和2.0V之间。例如，可以由R1＝(U1-Uo)/I1和R2＝(U2-Uo)/I2来给出R1和R2。根据本发明的一个可供替代的实施例，可以从电压U和电流强度I的确定数目的各数值中所获得的一个平均值来给出R1和R2。
所述已确定的函数，它典型地是一个递减函数，最好是受到限制的。它有利地是介于ΔRS以及参考数值ΔRSo之间的差值的一个函数。图3表示用以确定项Qr的一个典型函数。
在本发明的一个简化的可供替代的实施例中，可以通过诸如Qr(p)＝Kr×(ΔRS-ΔRSo)那样的简单方程式来给出项Qr(p)，式中，Kr是一个可以凭经验来设定的常数，对于300 kA到500 kA的罐来说，其数值典型地介于-0.01与-10千克/小时/纳欧/毫米(kg/hour/nΩ/mm)之间，并且更典型地介于-0.05与-0.3千克/小时/纳欧/毫米之间(相应地，在后一种情况下，对一种8小时的周期来说，约为-0.5到-2千克/周期/纳欧/毫米(kg/period/nΩ/mm))。
最好是用一个最小值和一个最大值对项Qr(p)的取值范围加以限制。最小值和最大值可以是负值、零值或正值。
实际上，在周期p中有可能进行Nr次ΔRS测量(即，两次或多次测量)。在这种情况下，用以计算Qr(p)的ΔRS数值将是Nr个已测得的ΔRS数值的平均值，但是被认为异常的数值除外。还有可能对两个或多个周期使用滑动平均法，以便使涉及工作周期的热起伏得以平滑。工作周期取决于对电解单元的干预的频率，尤其是阳极置换和液态金属采样。工作周期的长度通常介于24与48小时之间(例如4×8小时周期)。
在根据本发明的方法的另一个有利的可供替代的实施例中，项Qsol(p)包括至少一个被称为Qs(p)的项，从所述液态金属垫12的表面积S(p)的至少一次确定中，就能确定Qs(p)。从介于针对所述表面积S(p)而获得的数值以及一个设定点数值So之间的所谓“金属表面积”差值，就能有利地确定项Qs(p)。
根据这个可供替代的样式的优选实施例，该方法包括-从电解单元中取出一定数量的液态金属；-确定从电解单元中取出的所述数量的液态金属的体积Vm；-确定在所述罐中的所述液态金属的最终液位的变化量ΔHm；-使用公式S＝Vm/ΔHm来确定所述的液态金属垫12的表面积S(p)；-使用所述的液态金属垫12的表面积S(p)的一个已确定的函数来确定项Qs(p)；-确定校正项Qi(p)，其中至少包括在脊项Qsol(p)中的项Qs(p)。
可以通过测量从电解单元中取出的所述数量的液态金属的质量来确定所述体积Vm。
所述已确定的函数，它典型地是一个递增函数，最好是受到限制的。它有利地是介于液态金属垫12的表面积S(p)以及一个设定点数值So之间的差值的一个函数。图4表示用以确定项Qs的一个典型函数。
在本发明的一个简化的可供替代的实施例中，可以通过诸如Qs(p)＝Ks×(S(p)-So)那样的简单方程式来给出项Qs(p)，式中，Ks是一个可以凭经验来设定的常数，对于300kA到500kA的罐来说，其数值典型地介于0.0001与0.1千克/小时/平方分米(kg/hour/dm2)之间，并且更典型地介于0.001与0.01千克/小时/平方分米之间(相应地，在后一种情况下，对一种8小时的周期来说，约为0.01到0.05千克/周期/平方分米(kg/period/dm2))。
最好是用一个最小值和一个最大值对项Qs(p)的取值范围加以限制。最小值和最大值可以是负值、零值或正值。
本申请人指出，根据本申请书的校正项Qr(p)和Qs(p)是针对电解单元的整个热状态都有效的指标，它考虑到液体电解槽以及处于罐壁的固化槽脊二者。这些项，无论是单独地考虑还是结合起来考虑，使它有可能显著地减少对在液体电解槽中的AlF3含量的分析次数。本申请人观察到AlF3含量的分析频率典型地可以减少到每个单元大约每30天分析1次。项Qr(p)和Qs(p)，它们可以组合在一起，这样就有可能仅在例外的情况下，或者为了用统计方法去表征一个单元或一系列的单元的情况下，才进行AlF3含量的分析。项Qr(p)和Qs(p)还使得对脊的厚度进行长期热调节成为可能。
在本发明的一个优选的可供替代的实施例中，使用一个所谓“整合的”(或“自适应的”)项Qint(p)来确定基本项Qo(p)，前者表示该罐对AlF3的总的实际需求量。从最后N个周期的AlF3的实际供应量的平均值Qm(p)来计算项Qint(p)。项Qint(p)考虑到在正常的单元操作中，电解槽所发生的AlF3的损耗，并且基本上是通过罐坩锅的吸收以及气体废弃物的逸散来产生的。这个平均值不为0的项特别地被用来借助于罐的行为对时间的记忆效应来监测罐的老化，而不必对它进行建模。它同时考虑到每一个罐的特定的老化，本申请人通常发现这种老化显著地不同于相同类型的罐的群体的平均老化。
在这种情况下，本方法还包括-确定在最后的N个周期中，每一个周期的AlF3的总的添加量的平均值Qm(p)；-有利地使用下列“平滑”公式，来确定一个量Qint(p)Qint(p)＝(1/D)×Qm(p)+(1-1/D)×Qint(p-1)，式中，D为用以设定瞬时的平滑水平的一个平滑参数；-使用公式Qo(p)＝Qint(p)，来确定基本项Qo(p)。
水平项D等于Pc/Lp，使得它有可能排除中、长期的热和化学起伏(的影响)，式中，Pc是一个周期，它典型地为400到8000小时的量级，并且更典型地，其数值介于600到4500小时之间，Lp是一个周期的长度。因此，若采用这种工作组织方法，则D典型地等于50到1000个8小时周期。
考虑到添加氧化铝对电解槽的有效组分的影响，可以对项Qo(p)进行校正。为此，根据本发明的方法还可以包括-确定一个补偿项Qc1(p)，它对应于在周期p内被添加到电解单元之中的氧化铝中所含有的AlF3的所谓“等效”量；-通过从所述项Qo(p)中减去项Qc1(p)，即，使用公式Qo(p)＝Qo(p)-Qc1(p)，来修改项Qo(p)。
项Qc1(p)对应于在周期p内借助于将氧化铝添加到电解单元之中而被添加的AlF3的所谓“等效”量，在这里，所述的量可正可负。从一次或多次化学分析中，通过产生在所述氧化铝中的氟和钠的化学平衡来确定这个项。在氧化铝中所含的钠的作用就是对氟进行中和，这就等效于AlF3的量的负增长。若所述氧化铝已经被“氟化”(若它已经被用来过滤电解单元的废液，就是这种情况)，则Qc1(p)为正，若氧化铝是新鲜的，即，若它是直接地从拜尔(Bayer)工艺过程产生的，则Qc1(p)为负。
在本发明的一个可供替代的优选实施例中，使用下列方程式来计算项Qm(p)Qm(p)＝<Q(p)>+<Qc1(p)>，式中，<Q(p)>＝(Q(p-N)+Q(p-N+1)+Q(p-N+2)+…+Q(p-1))/N，<Qc1(p)>＝(Qc1(p-N)+Qc1(p-N+1)+Qc1(p-N+2)+…+Qc1(p-1))/N，式中，N为常数。
当N＝1时，项Qm(p)等于Q(p-1)+Qc1(p-1)；当N＝2时，项Qm(p)等于(Q(p-2)+Qc1(p-2)+Q(p-1)+Qc1(p-1))/2；当N＝3时，项Qm(p)等于(Q(p-3)+Qc1(p-3)+Q(p-2)+Qc1(p-2)+Q(p-1)+Qc1(p-1))/3，…根据电解单元的反应时间来选择参数N的数值，它通常介于1和100之间，并且，更典型地，介于1和20之间。
然后，项Qm(p)考虑到总的等效AlF3的供应，即，来自添加AlF3的“直接”供应，以及来自添加氧化铝的“间接”供应。
在本发明的另一个有利的可供选择的实施例中，Qi(p)的确定包括一个附加的所谓“阻尼”校正项Qc2(p)，该项考虑到由于添加AlF3所导致的电解单元反应延迟。项Qc2(p)是一个前瞻性的的校正项，它被用来预先考虑添加AlF3将要产生的影响，而这种影响通常仅在几天之后才表现出来。确实，本申请人注意到介于温度变化的时间常数与AlF3含量的时间常数之间的差异的惊人程度，前者是低的(几小时的量级)，后者是很高的(几十小时的量级)。在测试过程中发现，当添加AlF3时，促进电解单元中的电解槽的酸度变化是十分有利的，通过项Qc2有效地使之成为可能。
可以通过纳入根据本发明的方法来实施此项可供替代的实施例-使用一个介于Qm(p)和Qint(p)之间的差值，即，Qm(p)-Qint(p)，典型地为递减的、最好是受到限制的函数，来确定一个附加的校正项Qc2(p)；-在确定Qi(p)的过程中，加入校正项Qc2(p)。
在本发明的一个简化的可供替代的实施例中，项Qc2(p)可以跟随在一个简单的方程式[例如Qc2(p)＝Kc2×(Qm(p)-Qint(p))]之后，式中，Kc2是一个典型地为负的常数，可以凭经验来设定，并且对300kA到500kA的罐来说，其数值典型地介于-0.1和1之间，并且更典型地介于-0.5和-1之间。
项Qc2(p)最好受到一个最小值和一个最大值的限制。最小值和最大值可以是负值、零值或正值。
为了快速地使积分项Qint(p)收敛于对应于实际的电解单元的需求量Q’，有可能通过简单地令Qint(0)＝Qtheo来开始执行本方法，式中，Qtheo对应于当开始进行调节时电解单元对AlF3的理论上的总的需求量。一个电解单元对AlF3的需求基本上归因于罐壁吸收所产生的损耗以及氟化产物的逸散。Qtheo是罐的年龄的一个函数，对每一种类型的电解单元都可以用统计方法来确定Qtheo值。
可以通过纳入根据本发明的方法来实施此项可供替代的实施例-确定一个对应于当开始进行调节时电解单元对AlF3的理论上的总的需求量的量Qtheo；-通过令Qint(0)＝Qtheo来开始执行本方法。
图8使用典型数值来说明项Qtheo(p)以及积分项Qint(p)的工作原理。
在本发明的另一个可供替代的实施例中，Qi(p)的确定包括一个附加的校正项Qt(p)，它是在电解槽中测得的槽温度的一个函数。项Qt(p)还使它有可能避免使用常规的槽中的AlF3含量的测量。
可以通过纳入根据本发明的方法来实施此项可供替代的实施例-确定电解槽的平均温度T(p)；-使用一个介于所述温度T(p)以及一个设定点温度To之间的的差值的已确定的函数来确定附加的校正项Qt(p)，上述已确定的函数典型地是递增的，并且最好是受到限制的(即，它受到一个最大值和一个最小值的限制)；-在确定Qi(p)的过程中，加入校正项Qt(p)。
在本发明的一个简化的可供替代的实施例中，项Qt(p)可以跟随在一个简单的方程式之后，例如Qt(p)＝Kt×(T(p)-To)，式中，Kt是一个典型地为正的常数，可以凭经验来设定，并且对300kA到500kA的罐来说，其数值典型地介于0.01和1千克/小时/℃之间，并且更典型地介于0.1和0.3千克/小时/℃之间(相应地，在后一种情况下，对8小时周期来说，近似地为1到2千克/周期/℃)。
项Qt(p)最好受到一个最小值和一个最大值的限制。最小值和最大值可以是负值、零值或正值。
通常，从在周期p以及先前的各周期p-1等所测得的温度来确定平均温度T(p)，以便获得关于罐的平均状态的一个可靠的和有意义的数值。
项Qt(p)和Qc2(p)为调整项，其中，其对时间的平均值通常趋于零(即，从平均的意义上来说，它们通常为零)。
在本发明的另一个有利的可供替代的实施例中，量Qi(p)包括一个附加的校正项Qe(p)，它是介于所测得的过量的AlF3E(p)以及它的目标值Eo之间的差值的一个函数。
可以通过纳入根据本发明的方法来实施此项可供替代的实施例一确定过量的AlF3E(p)；-使用一个介于已测得的过量的AlF3E(p)以及它的目标值Eo之间的差值[即，差值E(p)-Eo]的一个已确定的函数(典型地是递减的，并且最好是受到限制的)，来确定一个附加的校正项Qe(p)；-在确定Qi(p)的过程中，加入项Qe(p)。
在本发明的一个简化的可供替代的实施例中，可以用一个简单的方程式来给出项Qe(p)，例如Qe(p)＝Ke×(E(p)-Eo)，式中，Ke是一个常数，可以凭经验来设定，并且对300kA到500kA的罐来说，其数值典型地介于-0.05和-5千克/小时/％AlF3之间，并且更典型地介于-0.5和-3千克/小时/％AlF3之间(相应地，在后一种情况下，对8小时周期来说，近似地为-20到-5千克/周期/％AlF3)。
项Qe(p)最好受到一个最小值和一个最大值的限制。最小值和最大值可以是负值、零值或正值。
本申请人发现，当电解单元的热的运行离开正常的工作范围，即，当各温度数值以及各调整项(Qr，Qs，等等)离开所谓的安全范围时，在一段短的时长内，仅在例外的情况下才施加项Qe(p)是令人满意的。
本申请人在其测试中注意到，校正项Qe使得各项指标(温度，Qr，Qs，等等)迅速地回到正常工作范围。
根据本发明的另一个可供替代的实施例，还有可能加入各校正项，以便考虑到各种个别的干扰事件。
特别是，校正项Qi(p)可以包括所谓的阳极效应项Qea，以便考虑到阳极效应对一个电解单元的热的影响。阳极效应通过逸散，并且，一般来说，通过电解槽的发热，特别地引起显著的AlF3的损耗。在对阳极效应进行观测之后，在一段有限的时间内施加项Qea。使用一个作为阳极效应能量(AEE)的一个函数的比例因子，或者使用一个固定的平均值，来计算项Qea。在第一种情况下，通过能量AEE的一个递增的、并且最好是受到限制的函数，来给出项Qea。
项Qea(p)最好是受到一个最小值和一个最大值的限制，最小值和最大值可以是负值、零值或正值。
项Q(p)与纯AlF3的添加量相对应，而且典型地以每个周期内纯AlF3的千克数(千克/周期)来表示。表达法“添加有效量的AlF3”指的是添加纯的AlF3。在工业实践中，AlF3的添加一般使用所谓的工业AlF3，其纯度小于100％(典型地为90％)。在这种情况下，加入足量的工业AlF3就能得到所需的有效量的AlF3。典型地，加入的工业AlF3的量等于所需的AlF3的有效量除以所使用的工业AlF3的纯度。
表达法“AlF3的总添加量”指的是纯AlF3的有效添加量的总和以及从氧化铝中得到的“等效的”AlF3添加量。
AlF3可以通过不同的方式来添加。可以通过手工方式或机械方式添加(最好使用点馈法，例如使用一台粉碎机—馈送器，这样就有可能添加预定剂量的AlF3，如果需要的话，可以采用自动方式)。AlF3可以跟氧化铝混在一起添加，或者跟氧化铝同时添加。
有时会向工业电解单元添加工业电解槽和纯的冰晶石。这样的添加对电解槽的组成有一定的影响，在调节过程中一定要考虑进去。为此，调节方法可以包含一个校正项Qb，以便将添加引起的纯AlF3含量的改变考虑进去。
Q(p)中的不同的项最好在每个周期p内加以确定。若电解单元是非常稳定的，则以一种在时间上更加错开的方式，例如，每两个或3个周期，确定一次Q(p)并形成它的某些项就已经足够了。本申请人观察到，例外地或者在有限的时长内，仅施加Q(p)中的某些项，例如Qe(p)，就已经足够了，这样就有可能限制与确定有关的成本。
为了防止添加过量的AlF3，作为预防措施，最好将Q(p)限制在最大值Qmax以内。当无法在每个周期内确定各调节项时，及时地限制这些调节项的施加也是可取的。
量Q(p)的值通常在每一个周期中确定一次。若在一个给定的周期内无法计算Q(p)中的一项或多项，则有可能保持在前一个周期中所使用的所述(各)项的数值，即，通过令所述(各)项的数值等于在前一个周期中所使用的数值，来加以确定。若在几个周期内都无法计算Q(p)中的一项或多项，则有可能保留在能够计算的最后一个周期中所述(各)项的数值，并将这个数值在Ns个周期内保持下去(Ns是一个有限数目，典型地等于2或3)。在后一种情况下，若在Ns个周期之后仍然无法计算所述(各)项，则有可能保留预先确定的被称为“待机数值”的固定数值。当罐的平均温度无法确定或者当氧化铝中所含的AlF3的等效量无法确定时，就可能出现这些不同的情况。
项Q(p)可能是正值，零值或负值。在上一个例子中，假定Q(p)＝0，也就是说，在周期p内没有添加AlF3。当项Q(p)为负值时，通过添加苏打粉，也就是被称为苏打灰的经过煅烧的苏打或碳酸钠，来校正电解槽13的组分，这也是可能的。
如图2所示，AlF3的添加可以在所述的调节周期(或顺序)中的任何时间进行，这与轮班作业相对应，而轮班作业则决定了对电解单元进行控制和维护的倒班频率。在每个周期p内确定的AlF3的用量Q(p)可以在所述的工作周期内，通过一次或多次的添加来完成。最好是使用粉碎机—馈送器来进行实际的和连续的量Q(p)的添加，这样就可能在周期p内进行预定剂量的AlF3的添加。
本发明的实施例的一些实例以下的实例说明了根据本发明的调节方法所固有的计算方法。这些计算方法是本申请人在500kA的电解单元中进行测试时的典型情况。其周期的长度为8小时。
实例1本实例说明了各附加项Qr和Qs与各基本项Qint，Qc1，Qc2和Qsol结合使用时的情况。
Qtheo的值在第28个月时为+31千克/周期。由积分项Qint确定的罐的平均需求量Q′为+39千克/周期。
氧化铝的分析给出含有1.36％的氟和5250ppm的等效的Na2O。项Qc1等效于纯AlF3的供应量为+22千克/周期。
取N＝12，在最近的N个周期内，每个周期实际的AlF3的总供应量为44千克/周期。介于实际供应量(44千克/周期)与平均需求量(39千克/周期)之间的差值为5千克/周期。因此，项Qc1的值等于-3千克/周期。
所测得的温度为964℃，并且设定点的温度为953，也就是说，其差值为+10.8℃。因此，校正项Qt等于+18千克/周期。
所测得的ΔRS的数值为101.8纳欧/毫米(nΩ/mm)，设定点的ΔRSo值为106.0纳欧/毫米。因此，项Qr(P)的值等于+5千克/周期。
所测得的S数值为6985平方分米(dm2)，设定点的数值So为6700平方分米，因此，项Qs(p)等于+5千克/周期。
在周期p内待添加的AlF3的量就等于Q(P)＝Qint(P)-Qc1(P)+Qc2(P)+Qt(P)+Qr(P)+Qs(P)＝39-22-3+18+5+5＝+42千克。项Qr和Qs对量Q(P)起到了明显的校正作用。
测试根据本发明的方法被用来调节电流强度高达到500kA的电解单元。周期的长度为8小时。
此项测试涉及不同类型的罐。表I含有供测试用的某些电解单元的各项特性以及所获得的典型结果。在实例A中，使用本发明的实施例对各罐进行调节，其中，使用项Qint(p)，Qc1(p)，Qc2(p)和Qt(p)来确定Q(p)。在实例B中，使用本发明的实施例对各罐进行调节，其中，使用项Qint(p)，Qc1(p)，Qc2(p)，Qt(p)和Qe(p)来确定Q(p)。在实例C中，使用本发明的实施例对各罐进行调节，其中，使用项Qint(p)，Qc1(p)，Qc2(p)，Qt(p)，Qr(p)和Qe(p)来确定Q(p)。
表1

结果表明，根据本发明的调节方法可能对电解单元进行有效的调节，其中，电解槽中过量的AlF3的大于11％，并且其中，槽的温度在960℃附近。在确定Q(p)的过程中，考虑到项Qr(p)和Qs(p)使得有可能进行有效的调节，并且具有惊人的稳定度，在电解单元中的电流强度和阳极密度非常高，并且其中液体槽的质量是低的。
本申请人在其测试中观察到，根据本发明的调节方法使得有可能在几个月的周期中，以高的稳定度来控制各电解单元中AlF3的含量，而不必考虑已测量的AlF3的含量，在任何情况下，所述AlF3的含量都容易受到一些重大误差的影响。
权利要求
1.一种在铝的生产过程中对电解单元(1)进行调节的方法，上述铝的生产过程借助于溶解在基于冰晶石的电解槽(13)之中的氧化铝的电解还原来生产铝，所述单元(1)包括一个罐(20)，至少一个阳极(7)，至少一个阴极部件(5，6)，所述罐(20)含有内侧壁(3)，并且能够容纳一个液体电解槽(13)，所述单元(1)包括所述单元的至少一个设定装置，其中包括一个可移动的阳极框架(10)，所述至少一个阳极(7)附连在其上，所述单元能够使所谓的电解电流在所述槽中流动，所述电流具有强度I，借助于所述还原法生产的铝在所述阴极部件5，6上形成一层垫，被称为“液态金属垫”(12)，所述单元1包括一个形成于所述壁(3)之上的固化的槽脊(15)，所述方法包括所述单元的各项控制操作，其中又包括在所述槽中添加氧化铝以及添加AlF3，并且，其特征在于它包括-确定至少一个被称为“脊变化量”的指标B的数值，该指标能检测所述固化的槽脊(15)的变化；-根据针对每一个脊变化量指标而获得的数值，来调节至少一个设定装置和/或至少一种控制操作。
2.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述至少一个脊变化量指标包括一项被称为“BE”的指标，从对所述单元(1)进行的至少一次电气测量中来确定该指标，它能检测因所述脊的变化而导致的电流线的改变。
3.根据权利要求2所述的调节方法，其特征在于，从对所述电流强度I的至少一次确定以及对在所述单元(1)的端子上电压降U的至少一次确定，来确定所述指标“BE”。
4.根据权利要求3所述的调节方法，其特征在于，所述至少一个脊变化量指标BE等于比电阻的变化量ΔRS，其测量方法包括-为所述电流强度I确定至少一个第一数值I1，以及为在所述单元(1)的端子上的电压降U确定至少一个第一数值U1；-从至少所述数值I1和U1，计算第一电阻R1；-从初始位置将阳极框架(10)移动一段确定的距离ΔH，在本例中，向上移动时，ΔH为正，向下移动时，ΔH为负；-为所述电流强度I确定至少一个第二数值I2，以及为在所述单元(1)的端子上的电压降U确定至少一个第二数值U2；-从至少所述数值I2和U2，计算第二电阻R2；-使用公式ΔR＝R2-R1，计算电阻的变化量ΔR；-使用公式ΔRS＝ΔR/ΔH，计算所述比电阻ΔRS。
5.根据权利要求4所述的调节方法，其特征在于，该测量方法还包括，至少在确定各数值I1，I2，U1和U2之后，移动阳极框架(10)，以便使它回到其初始位置，并恢复初始的单元设置。
6.根据权利要求5所述的调节方法，其特征在于，使用公式R＝(U-Uo)/I来计算所述第一和第二电阻，式中，Uo是一个常数。
7.根据权利要求6所述的调节方法，其特征在于，常数Uo介于1.6与2.0V之间。
8.根据权利要求4至7中任何一项所述的调节方法，其特征在于，所述调节是介于所述比电阻变化量ΔRS以及参考数值ΔRSo之间的差值的一个确定的函数。
9.根据权利要求1至8中任何一项所述的调节方法，其特征在于，所述至少一个脊变化量指标包括一项被称为“BM”的指标，通过确定所述液态金属垫(12)的表面积S来确定该指标。
10.根据权利要求9所述的调节方法，其特征在于，使用包括下列各步骤的一种测量方法，来确定所述金属的表面积-从电解单元中去除一定数量的液态金属；-确定从电解单元中去除的所述一定数量的液态金属的体积Vm；-确定在所述罐之中的所述液态金属垫的最终液位的变化量ΔHm；-使用公式S＝Vm/ΔHm，来确定所述液态金属垫(12)的表面积S。
11.根据权利要求10所述的调节方法，其特征在于，通过测量从电解单元中去除的所述数量的液态金属的质量，来确定所述体积Vm。
12.根据权利要求9至11中任何一项所述的调节方法，其特征在于，所述调节是介于针对所述表面积S而获得的数值与一个设定点数值So之间的所谓的“金属表面积”差值的一个确定的函数。
13.根据权利要求1至12中任何一项所述的调节方法，其特征在于，所述调节包括所述可移动的阳极框架(10)的位置的至少一次修改，或者向上，或者向下，以便修改阳极/金属距离(AMD)。
14.根据权利要求1至13中任何一项所述的调节方法，其特征在于，所述调节包括进行至少一次固体或液体电解槽的添加，以便提高在所述罐(20)的所述液体电解槽(13)的液位。
15.根据权利要求1至14中任何一项所述的调节方法，其特征在于，所述调节包括对所述AlF3的添加量的至少一次修改。
16.一种在铝的生产过程中对电解单元(1)进行调节的方法，上述铝的生产过程借助于溶解在基于冰晶石的电解槽(13)之中的氧化铝的电解还原来生产铝，所述单元(1)包括一个罐(20)，至少一个阳极(7)，至少一个阴极部件(5，6)，所述罐(20)含有内侧壁(3)，并且能够容纳一个液体电解槽(13)，所述单元(1)包括所述单元的至少一个设定装置，其中包括一个可移动的阳极框架(10)，所述至少一个阳极(7)被附连在其上，所述单元能够使所谓的电解电流在所述槽中流动，所述电流具有强度I，借助于所述还原法生产的铝在所述阴极部件(5，6)上形成一层垫，被称为“液态金属垫”(12)，所述单元包括一个形成于所述壁(3)之上的固化的槽脊(15)，所述方法包括所述单元的各项控制操作，其中又包括在所述槽中添加氧化铝以及添加AlF3，并且，其特征在于它包括-建立调节顺序，其中包括一系列被称为“周期”的预定长度为Lp的时间间隔；-确定至少一个被称为“脊变化量”的指标B的数值，该指标能检测所述固化的槽脊(15)的变化量；-确定一个被称为“基本项”的量Qo(p)，它对应于该单元的AlF3需求量的净平均值；-确定一个校正项Qi(p)，它包括至少一个被称为“脊项”的项Qsol(p)，从至少一个或每一个脊变化量指标来确定该项。-通过令校正项Qi(p)与基本项Qo(p)相加，即，Q(p)＝Qo(p)+Qi(p)，来确定在周期p中待添加的AlF3的一个量Q(p)，被称为“确定量Q(p)”；-在周期p中将等于所述已确定的量Q(p)的一个有效量的AlF3添加到所述电解槽中去。
17.根据权利要求16所述的调节方法，其特征在于，对所有周期来说，所述各周期的所述长度Lp大致上相同。
18.根据权利要求16或17所述的调节方法，其特征在于，所述各周期的所述长度Lp介于1和100小时之间。
19.根据权利要求16至18中任何一项所述的调节方法，其特征在于，项Qsol(p)包括至少一个被称为Qr(p)的项，从对所述单元(1)进行的至少一次电气测量中来确定该项，它能检测因所述脊的变化而导致的电流线的改变。
20.根据权利要求19所述的调节方法，其特征在于，从对所述电流强度I的至少一次确定以及对在所述单元(1)的端子上的电压降U的至少一次确定，来确定项Qr(p)。
21.根据权利要求20所述的调节方法，其特征在于，它包括-为所述电流强度I确定至少一个第一数值I1，以及为在所述单元(1)的端子上的电压降U确定至少一个第一数值U1；-从至少所述数值I1和U1，计算第一电阻R1；-从初始位置将阳极框架(10)移动一段确定的距离ΔH，在本例中，向上移动时，ΔH为正，向下移动时，ΔH为负；-为所述电流强度I确定至少一个第二数值I2，以及为在所述单元(1)的端子上的电压降U确定至少一个第二数值U2；-至少从所述数值I2和U2，计算第二电阻R2；-使用公式ΔR＝R2-R1，计算电阻的变化量ΔR；-使用公式ΔRS＝ΔR/ΔH，计算一个被称为比电阻变化量的量ΔRS；-使用所述比电阻变化量ΔRS的一个已确定的函数，来确定项Qr(p)；-在脊项Qsol(p)中，确定校正项Qi(p)，其中至少包括项Qr(p)。
22.根据权利要求21所述的调节方法，其特征在于，它还包括，至少在确定数值I1，I2，U1和U2之后，移动阳极框架(10)，以便使它回到其初始位置，并恢复初始的单元设置。
23.根据权利要求21或22所述的调节方法，其特征在于，使用公式R＝(U-Uo)/I来计算所述第一和第二电阻，式中，Uo是一个常数。
24.根据权利要求23所述的调节方法，其特征在于，常数Uo介于1.6与2.0V之间
25.根据权利要求21至24中任何一项所述的调节方法，其特征在于，通过函数Qr(p)＝Kr×(ΔRS-ΔRSo)来给出项Qr(p)，式中，Kr是一个常数，ΔRSo是一个参考数值。
26.根据权利要求25所述的调节方法，其特征在于，Kr介于-0.01与-10千克/小时/纳欧/毫米之间。
27.根据权利要求21至26中任何一项所述的调节方法，其特征在于，项Qr(p)受到一个最小值和一个最大值的限制。
28.根据权利要求16至27中任何一项所述的调节方法，其特征在于，项Qsol(p)至少包括一项Qs(p)，从所述液态金属垫(12)的表面积S(p)的至少一次确定来确定Qs(p)。
29.根据权利要求28所述的调节方法，其特征在于，它包括-从电解单元中去除一定数量的液态金属；-确定从电解单元中去除的所述数量的液态金属的体积Vm；-确定在所述罐之中的所述液态金属垫的最终液位的变化量ΔHm；-使用公式S＝Vm/ΔHm，来确定所述液态金属垫(12)的表面积S；-使用所述液态金属垫(12)的表面积S(p)的一个已确定的函数来确定项Qs(p)；-在脊项Qsol(p)中，确定校正项Qi(p)，其中至少包括项Qs(p)。
30.根据权利要求29所述的调节方法，其特征在于，通过测量从电解单元中去除的所述数量的液态金属的质量，来确定所述体积Vm。
31.根据权利要求29或30所述的调节方法，其特征在于，从介于针对所述表面积S而获得的数值以及一个设定点数值So之间的所谓的“金属表面积”差值来确定项Qs(p)。
32.根据权利要求29至31中任何一项所述的调节方法，其特征在于，通过函数Qs(p)＝Ks×(S(p)-So)来给出项Qs(p)，式中，Ks是一个常数。
33.根据权利要求32所述的调节方法，其特征在于，Ks介于0.0001与0.1千克/小时/平方分米之间。
34.根据权利要求29至33中任何一项所述的调节方法，其特征在于，项Qs(p)受到一个最小值和一个最大值的限制。
35.根据权利要求16至34中任何一项所述的调节方法，其特征在于，它包括-确定在最后N个周期中，每一个周期的AlF3的总添加量的平均值Qm(p)；-有利地使用下列“平滑”公式，来确定量Qint(p)Qint(p)＝(1/D)×Qm(p)+(1-1/D)×Qint(p-1)，式中，D为用以设定瞬时的平滑水平的一个平滑参数；-使用公式Qo(p)＝Qint(p)来确定基本项Qo(p)。
36.根据权利要求35所述的调节方法，其特征在于，它包括-确定一个补偿项Qc1(p)，它对应于在周期p内被添加到电解单元之中的氧化铝所含有的AlF3的所谓“等效”量；-通过从所述项Qo(p)中减去项Qc1(p)，即，使用公式Qo(p)＝Qo(p)-Qc1(p)，来修改项Qo(p)。
37.根据权利要求36所述的调节方法，其特征在于，由下列方程式来给出项Qm(p)Qm(p)＝<Q(p)>+<Qc1(p)>，式中，<Q(p)>＝(Q(p-N)+Q(p-N+1)+Q(p-N+2)+…+Q(p-1))/N，<Qc1(p)>＝(Qc1(p-N)+Qc1(p-N+1)+Qc1(p-N+2)+…+Qc1(p-1))/N，式中，N是一个常数。
38.根据权利要求37所述的调节方法，其特征在于，N介于1和100之间。
39.根据权利要求35至38中任何一项所述的调节方法，其特征在于，参数D等于Pc/Lp，式中，Pc介于400和8000小时之间。
40.根据权利要求35至39中任何一项所述的调节方法，其特征在于，它包括-确定一个量Qtheo，它对应于调节开始时该单元对AlF3的理论上的总的需求量；-通过令Qint(0)＝Qtheo，来开始执行本方法。
41.根据权利要求35至40中任何一项所述的调节方法，其特征在于，它包括-使用一个介于Qm(p)和Qint(p)之间的差值的函数，来确定一个附加的校正项Qc2(p)；-在确定Qi(p)的过程中，加入项Qc2(p)。
42.根据权利要求41所述的调节方法，其特征在于，由公式Qc2(p)＝Kc2×(Qm(p)-Qint(p))来给出项Qc2(p)，式中，Kc2是一个常数。
43.根据权利要求42所述的调节方法，其特征在于，Kc2介于-0.1和-1之间。
44.根据权利要求41至43中任何一项所述的调节方法，其特征在于，项Qc2(p)受到一个最小值和一个最大值的限制。
45.根据权利要求16至44中任何一项所述的调节方法，其特征在于，它包括-确定电解槽的平均温度T(p)；-使用一个介于所述温度T(p)以及一个设定点温度To之间的差值的已确定的函数来确定附加的校正项Qt(p)；-在确定Qi(p)的过程中，加入校正项Qt(p)。
46.根据权利要求45所述的调节方法，其特征在于，由公式Qt(p)＝Kt×(T(p)-To)来给出项Qt(p)，式中，Kt是一个常数。
47.根据权利要求46所述的调节方法，其特征在于，Kt介于0.01和1千克/小时/℃之间。
48.根据权利要求45至47中任何一项所述的调节方法，其特征在于，项Qt(p)受到一个最小值和一个最大值的限制。
49.根据权利要求16至48中任何一项所述的调节方法，其特征在于，它包括-确定过量的AlF3E(p)；-使用一个介于已测得的过量的AlF3E(p)以及它的目标值Eo之间的差值的一个已确定的函数，来确定一个附加的校正项Qe(p)；-在确定Qi(p)的过程中，加入校正项Qe(p)。
50.根据权利要求49所述的调节方法，其特征在于，由公式Qe(p)＝Ke×(E(p)-Eo)来给出项Qe(p)，式中，Ke是一个常数。
51.根据权利要求50所述的调节方法，其特征在于，Ke介于-0.05和-5千克/小时/％AlF3之间。
52.根据权利要求49至51中任何一项所述的调节方法，其特征在于，项Qe(p)受到一个最小值和一个最大值的限制。
53.根据权利要求16至52中任何一项所述的调节方法，其特征在于，量Q(p)包括一个附加项Qea(p)，它由阳极效应能量AEE的一个函数给出。
54.根据权利要求53所述的调节方法，其特征在于，项Qea(p)受到一个最小值和一个最大值的限制。
55.根据权利要求16至54中任何一项所述的调节方法，其特征在于，量Q(p)受到一个最大量Qmax的限制。
56.根据权利要求16至55中任何一项所述的调节方法，其特征在于，当项Q(p)的已确定的数值为负时，取其值等于零，即，在周期p中不添加AlF3。
全文摘要
本发明涉及一种对电解单元进行调节的方法，它通过对溶解在一个熔融的冰晶石的电解槽之中的氧化铝进行还原来生产铝。根据本发明，在槽(2)的各内壁上形成固化的槽斜面(15)，同时对一个被称为斜面的发育指标的量B进行确定，该指标对所述固化的槽的斜面的发育敏感。随后，根据针对所述指标而获得的数值，对至少一个槽调节装置(例如阳极－金属距离(H))和/或至少一种控制操作(例如添加AlF
文档编号C25C3/00GK1492950SQ02805279
公开日2004年4月28日 申请日期2002年2月26日 优先权日2001年2月28日
发明者奥利维尔·伯纳戴尔, 克劳德·维恩沃恩, 维恩沃恩, 奥利维尔 伯纳戴尔 申请人:皮奇尼铝公司