- •Э.А. Янко
- •Производство алюминия
- •Пособие для мастеров и рабочих цехов
- •Электролиза алюминиевых заводов
- •Предисловие
- •Глава 1 теоретические основы производства алюминия
- •Общие положения
- •Электрохимия процесса электролиза
- •Расчет основных производственных показателей алюминиевого электролизера
- •Электролит
- •Процессы на аноде и катоде
- •Побочные процессы на аноде и катоде
- •Другие побочные процессы на аноде и катоде
- •Пропитка угольной футеровки
- •Факторы, способствующие повышению выхода по току и производительности электролизера
- •Оценка абсолютных потерь выхода по току, %
- •Глава 2 сырьё, применяемое в производстве алюминия
- •2.1. Глинозём
- •Классификация глинозёма по физическим свойствам
- •Требования к глинозёму
- •2.2. Фтористые соли
- •Требования к техническому криолиту
- •Требования к техническому фтористому алюминию
- •Глава 3 конструкция алюминиевых электролизеров, их монтаж и демонтаж
- •3.1. Общая характеристика и классификация электролизеров
- •3.2. Анодное устройство
- •3.3. Катодное устройство
- •3.4. Футеровка катодного кожуха
- •3.5. Ошиновка
- •3.6. Сбор анодных газов и укрытие электролизёра
- •3.7. Электрическая изоляция
- •3.8. Монтаж и демонтаж электролизеров
- •Глава 4 обжиг и пуск электролизёров
- •4.1. Общие положения
- •4.2. Обжиг подины
- •4.2.1. Обжиг новых серий электролизёров
- •4.2.2. Обжиг ванн после капитального ремонта
- •4.3. Пуск ванн на электролиз
- •4.4. Обслуживание ванн в период после пуска
- •Глава 5 работа электролизёра в нормальном технологическом режиме
- •5.1. Общие положения
- •5.2. Температура электролита
- •5.3. Состав электролита, уровни металла и электролита
- •5.4. Регулирование состава электролита по температуре ликвидуса, перегрев электролита
- •5.5. Междуполюсное расстояние (мпр).
- •5.6. Форма рабочего пространства
- •5.7. Гашение анодных эффектов
- •5.8. Технологическое обслуживание электролизеров
- •5.9. Тепловые и энергетические балансы алюминиевых электролизёров
- •Глава 6 нарушения нормального хода электролизёра и пути их уСтранения
- •6.1. Горячий ход
- •6.2. Холодный ход ванны
- •6.3. «Зажатие» междуполюсного расстояния. Работа ванны «в борт»
- •6.4. Образование карбидов
- •6.5. Природа «шумов» и их устранение
- •6.6. Аварийные случаи в работе ванн
- •Глава 7 основы формирования и технологического обслуживания анодов
- •7.1. Самообжигающиеся аноды
- •7.1.1. Механизм формирования самообжигающихся анодов
- •7.1.2. Электрические характеристики
- •7.1.3. Технология самообжигающегося анода при использовании «сухой» анодной массы
- •7.1.4. Технология обслуживания анодов
- •7.1.5. Требования к качеству анодной массы
- •Технические требования к качеству анодной массы
- •7.1.6. Нарушения нормальной работы анодов
- •7.2. Обожженные аноды
- •7.2.1. Требования к качеству обожженных анодов
- •Перечень показателей качества по системе iso
- •7.2.2. Термическая устойчивость обожженных анодов
- •7.2.3. Особенности эксплуатации обожженных
- •7.2.4. Аноды с пазами
- •7.2.5. Обслуживание анодов
- •График замены анодов
- •Результаты измерений для вариантов схем замены анодов
- •7.2.5. Укрытие анодного массива
- •Ситовой состав укрывного материала, %
- •Глава 8 газоочистка и регенерация криолита
- •8. 1. Сбор и транспортировка анодных газов
- •8.2. Очистка газа
- •8.3. Производство криолита из растворов газоочистки
- •8.4. Извлечение криолита из угольной пены
- •Глава 9 энергоснабжение электролизных серий. Механизация и автоматизация процесса электролиза
- •9.1. Энергоснабжение электролизных серий
- •9.2. Механизация процессов обслуживания электролизеров.
- •9.3. Автоматическая система управления технологическим процессом (асутп)
- •9.4. Централизованная раздача и автоматизированное питание ванн глинозёмом
- •9.4.1. Общие положения
- •9.4.2. Конструкция систем апг
- •9.4.3. Автоматизированное управление работой апг
- •9.4.4.Управление питанием электролизёра при
- •9.4.5. Внутризаводская транспортировка глинозёма. Системы централизованной раздачи глинозёма (црг)
- •Глава 10 первичный алюминий как сырьё для переработки в товарные виды продукции
- •10.1. Алюминий-сырец и способы его рафинирования
- •Химический состав товарного алюминия, % ( примесей металлов, % не более)
- •10.2. Расчёт шихты для получения товарного алюминия
- •10.3. Первичная переработка алюминия-сырца
- •10.4. Сплавы на основе алюминия
- •Химический состав силуминов, % (max) *
- •10.5. Управление технологическим процессом
- •Список использованной литературы
- •Оглавление
- •Глава 2 42
- •Глава 3 50
- •Глава 4 91
- •Глава 5 105
- •Глава 7 163
- •Глава 9 240
5.6. Форма рабочего пространства
В рабочем пространстве ванны протекает основной электрохимический процесс разложения глинозема и накопления алюминия. Рабочее пространство ванны заключено между анодом, бортовыми настылями и подиной. Практикой работы установлена оптимальная форма рабочего пространства, которая показана на рис. 5.4,а.
Для такой формы характерно отсутствие подовых настылей под анодом, наличие достаточно мощной бортовой настыли в зоне металла и надежного гарнисажа в зоне электролита. При этом вся периферийная часть подины и бортовая футеровка защищены от разрушающего воздействия расплава и хорошо сохраняются весь срок службы электролизера. При оптимальной форме рабочего пространства металл и электролит оттесняются от бортовой стенки и образуют достаточно высокие уровни даже при сравнительно небольшом их объеме.
Рис. 5.4. Силовые линии распределения токовой нагрузки в электролизере с оптимальной формой рабочего пространства (а), в электролизере без бортовой настыли (б) и с уходящей под анод настылью (в):
1 – анод; 2 – электролит; 3 – металл; 4 – глиноземный осадок;
5 –бортовая футеровка; 6 – блюмс; 7 – настыль; 8 –гарнисаж; 9 – кожух катодный; 10 – корка электролита
На рис. 5.4,б приведена форма рабочего пространства в начальный период работы электролизера после пуска, когда настыль еще не сформирована и боковая футеровка ванны не защищена.
Следует, однако, избегать слишком больших настылей и гарнисажей, т.к. при длинных подовых настылях (рис. 5.4,в) возрастают перепад напряжения в подине и потери энергии, нарушается нормальное распределение тока между анодом и катодом и ванна легко выходит на «горячий ход». Считается нормальным, когда настыль имеет наклонную форму и заканчивается на линии проекции анода на подину.
На уровне границы металл-электролит желательна небольшая горизонтальная площадка, на которой при обработке задерживается глинозем и, не сползая на подину, постепенно растворяется в электролите в период между обработками. При отсутствии такой площадки глинозем может при обработке сползать под металл на подину и оставаться там в виде осадка. На электролизерах ОА такая опасность отсутствует, т.к. глинозем подается малыми дозами в центр ванны и там полностью растворяется. Однако требование к форме настыли сохраняется таким, как указано выше.
Нежелательны мощные гарнисажи в зоне электролита. При нормальной толщине гарнисажа сохраняется необходимое количество электролита в ванне, что позволяет уменьшить частоту анодных эффектов и упорядочить обработку электролизера. Такое требование удовлетворяется закладкой надлежащего слоя тепловой изоляции между бортовыми блоками и стенкой катодного кожуха или, напротив, прямым креплением бортовых блоков к кожуху с помощью различных паст. Выбор зависит от типа и мощности электролизеров.
У электролизеров с оптимальной формой рабочего пространства векторные линии распределения токовой нагрузки между анодом и катодом направлены вертикально, как на рис. 5.4,а, в отличие от двух других примеров на рис. 5.4,б,в. Это обеспечивает снижение плотности горизонтальных токов с вытекающими последствиями, как это рассматривалось в разделе 1.9.
Создание правильной и устойчивой формы настылей и гарнисажей является важнейшей задачей технолога электролизного производства. С этой целью подбирается необходимый состав электролита: как правило, это кислые электролиты с достаточно высоким содержанием добавок солей магния и кальция. Не допускается образование осадков глинозема под анодом, а если он образовался, необходимо его подтягивать к борту ванны.
Места, в которых обнаруживается ослабление бортовой настыли, тщательно пропиковываются со стороны борта оборотным электролитом, выбоями из ковшей или кусковым материалом с отключаемых ванн. Соли магния и кальция засыпают ближе к борту ванны, чтобы не допустить их попадания под анод и образования с осадком подовых настылей. Поддержание стабильных состава и температуры электролита обеспечивает оптимальную форму рабочего пространства.