GB/T 33908-2017 铝电解质初晶温度测定技术规范

　　ICS 7 1 . 100 . 10 H 2 1

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 33908—2017

　　铝电解质初晶温度测定技术规范

　　Technicalspecificationfortestingofliquidustemperatureoftheelectrolyte

　　2017-07-12 发布 2018-06-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 33908—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国有色金属工业协会提出。

　　本标准由全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC 243)归口 。

　　本标准负责起草单位：中国铝业股份有限公司郑州研究院有限公司、有色金属技术经济研究院。

　　本标准参加起草单位：包头铝业有限公司。

　　本标准主要起草人：仓向辉、张树朝、李荣柱、李波、刘静、张晓平、李瑞玲。

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　　铝电解质初晶温度测定技术规范

　　1 范围

　　本标准规定了电解质初晶温度测定的基本要求和测定过程中熔样的速度、初晶温度拐点的识别以及冷却速度等技术要求。

　　本标准适用于采用步冷曲线法测定铝电解质的初晶温度。 测定范围为 800 ℃ ~1 000 ℃ 。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　2.1

　　初晶温度 liquidustemperature

　　电解质开始结晶时的温度，也可认为是铝电解质由液态开始转变为固态时的温度。

　　2.2

　　步冷曲线法 stepcoolingcurvemethod

　　测定铝电解质初晶温度采用的分步冷却的方法，首先在规定的条件下熔融铝电解质试样，然后记录整个冷却曲线出现停滞期(拐点)的过程。

　　3 铝电解质取样及制样一般要求

　　3 . 1 按照附录 A 的规定在电解槽中对铝电解质试样进行取样。

　　3.2 取样后粉碎并研磨至全部通过 75 μm 的标准筛网。

　　3 . 3 试样预先在烘箱中于 110 ℃ ± 5 ℃下烘干至少 3 h,取出冷却，贮存在干燥器内备用。

　　4 测定周期及设备选择

　　4 . 1 测定周期

　　应按企业的生产情况进行确定，通常为 15 天 。具备下列条件之一者，应适当缩短初晶温度测定的周期：

　　a) 近期添加过不同类型、组分的电解质;

　　b ) 电解槽近期阳极效应较原先频繁且不稳定;

　　c) 电解槽大修后重新启动。

　　4 . 2 辅助设备

　　4.2. 1 烘箱：温度可控制在 110 ℃ ± 5 ℃。

　　4.2.2 分析天平：感量 0.01 g。

　　4 . 2 . 3 熔样坩埚：选用具有一定的耐氟化物腐蚀的材质，宜采用专用刚玉或耐热不锈钢材料，不锈钢坩埚尺寸宜为 φ20× 70 mm。可以盛装熔融的试样且不与试样反应。

　　4.2.4 破碎研磨设备：主要包括颚式破碎机、磨样机，可以将电解质样粉碎并研磨至全部通过 75 μm 的标准筛网。

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　　5 初晶温度自动测定仪

　　5 . 1 基本结构

　　初晶温度自动测定仪主要由炉体、测温探头、数据通讯等部分组成，其基本结构示意图见图 1 。

　　5 . 2 技术要求

　　5 . 2 . 1 基本要求

　　应满足对铝电解质初晶温度的自动测定，具备在一定温度区间内 自动识别并判定拐点的功能和程序，能够控制坩埚架自动升降的机械结构，能够控制温度升降的加热系统，具有判断测量热电偶状态(正常或损坏)的功能。

　　5 . 2 . 2 热电偶

　　5 . 2 . 2 . 1 加热热电偶

　　热电偶的热敏元件宜采用镍铬镍硅合金(K 型)的铠装热电偶，测量信号做好屏蔽，加热热电偶宜位于炉子底部。 测温精度在 0 ℃ ~800 ℃温度范围内为± 1 . 5 ℃;在 800 ℃ ~ 1 100 ℃温度范围内为± 1 . 0 ℃ , Ⅱ级精度。 长度以热电偶安装后探头距离炉底占内膛高度 1/3 为宜。

　　5 . 2 . 2 . 2 测量热电偶

　　测量热电偶的封装信息及信号屏蔽情况与加热热电偶相同。 测试开始时从炉盖预留的位置插入，测温精度优于 ±0 . 5 ℃ , Ⅰ 级精度。 长度以热电偶插入坩埚熔融电解质中尽量接近坩埚底部为宜。

　　说明：

　　1 — 加热热电偶;

　　2 — 试样;

　　3 — 熔样坩埚;

　　4 — 测量热电偶;

　　5 — 加热炉;

　　6 — 提升机构;

　　7 — 电气控制部分。

　　图 1 初晶温度自动测定仪基本结构示意图

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　　5 . 2 . 3 炉体

　　炉体需固定牢靠，炉体采用一次浇铸成型的保温材料，以保证有良好的保温性能，宜采用硅碳管加热，延长加热炉的使用寿命，外引电源线应采用耐高温电缆且与炉子保持绝缘。

　　5 . 2 . 4 数据通讯

　　控制系统各仪表预留以太网(Ethernet)或 RS485 通讯接 口，以方便各个仪表之间的数据传输及上位机数据处理。

　　5 . 2 . 5 软件

　　采用主流编程组态软件，具有数据处理、筛选及报表功能，具有人机对话界面。 能够快速准确解析出初晶温度点，在输入电解温度、分子比等指标的情况下可以计算出铝电解所需其他技术指标，如过热度等。

　　6 试样、参数设置及操作步骤

　　6 . 1 试样

　　称取铝电解质试样 50 . 00 g 到熔样坩埚中，并对坩埚进行逐一标记。 坩埚尺寸不一致时，称样量应满足电解质填装至坩埚体积的 2/3 处 。

　　6 . 2 试验参数设置

　　6 . 2 . 1 启动初晶温度自动测定仪，确认设备各项参数正常后点击运行，打开 PC控制的初晶温度软件。

　　6 . 2 . 2 首先根据试样的个数选中需要启动的炉体。

　　6 . 2 . 3 选中炉体后，对炉体温度、上限温度、下限温度、电偶温差等炉体参数进行设置。

　　6 . 2 . 4 一般设置：炉温设置为 1 020 ℃,热偶偏差设置为 0,如有提供热偶偏差的确切数值，请输入值进行偏差设置，并注意偏差值的正负号;上限温度设置标准比试验料的实际槽温高 20 ℃为佳，下限温度与上限温度的差值以 30 ℃ ~50 ℃为佳。

　　6 . 2 . 5 特殊设置：炉体升温速度控制在 15 ℃/min~20 ℃/min,测温探头应尽量插到电解质底部中心位置，炉体降温速度控制在 10 ℃/min~15 ℃/min, 以保证既有合适的温度停滞期得到初晶温度点，又不致由于电解质凝固过快导致探头无法抽出。

　　6 . 3 操作步骤

　　6 . 3 . 1 将装有电解质的坩埚放入坩埚架中，打开样品舱门，使用工具，将坩埚架连同坩埚一同挂到炉盖下方的坩埚吊架滑块上，并确保坩埚架悬挂到位，无明显晃动。

　　警示：取放坩埚架时，应使用安全防护工具(尖嘴钳子)，谨防烫伤。

　　6 . 3 . 2 坩埚放置完成后，关闭样品舱门。 操作软件对试样类型及分子比及电解温度等指标进行编辑。

　　6 . 3 . 3 启动测试键，初晶温度测定系统开始测试，系统会每隔 1 s~2 s读取一个温度信号，测试完成后，设备将弹出曲线显示界面，可对测定结果进行存储、查询等操作。

　　6 . 3 . 4 测定结束后，应在熔盐凝固前把热电偶及探头从熔盐中取出，关闭炉体及主机电源。

　　7 结果的表述

　　对同一电解质试样进行多次测定，依据图 2 温度曲线的停滞期(拐点 t)得到多个结果，选取出现停

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　　滞期(拐点t)的三个相差不超过 1 . 0 ℃的读数，计算出算术平均值，并精确至 0 . 1 ℃,此数值即初晶温度值。

　　图 2 典型步冷曲线图

　　8 精密度

　　8 . 1 重复性限 r 为 1 . 0 ℃ 。

　　8 . 2 再现性限 R 为 2 . 0 ℃ 。

　　9 试验报告

　　试验报告至少应包括以下内容：

　　a) 本标准编号;

　　b ) 所用仪器的类型、型号;

　　c) 初晶温度值;

　　d) 试验日期;

　　e) 其他有关试验的说明。

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　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　铝电解质取样方法

　　A.1 范围

　　本附录规定了使用专门工具从电解槽中对铝电解质进行取样的方法。

　　本附录适用于电解铝企业对铝电解质初晶温度、化学成分及其他检测项目的取样。

　　A.2 取样工具

　　选用耐热钢材料的取样勺及试样模。 示意图见图 A. 1 和图 A. 2 。

　　图 A.1 取样勺

　　图 A.2 试样模

　　A.3 取样位置

　　宜在出铝口进行取样，对于刚添加过电解质的电解槽，应在烟道端进行取样。

　　A.4 取样步骤

　　A.4 . 1 取样工具应事先充分预热，在出铝口打捞碳渣及其他杂质后，用专门的工具确定电解槽铝液水平，防止在取样过程中触及到铝液面;取样时为防止电解质液和铝液溅出烫伤，操作者应穿戴必要的防护用品。

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　　A.4 . 2 发生阳极效应时，应立即停止作业，待效应停止、打捞碳渣后，再进行取样。

　　A.4 . 3 取样时应避免取样口 四周氧化铝的流入。

　　A.4 . 4 取出的试样倒入图 A. 2 所示的试样模中，完全冷却后方可脱模。 将试样装入预先标有槽号、取样位置、电解温度和取样时间的试样袋中。

　　A.4 . 5 将炉口整理好，盖好炉门。 将工具附着的试料清除后放回原处，取样结束。