Укрывной материал алюминиевых электролизеров | Статья в сборнике международной научной конференции

Библиографическое описание:

Бажин В. Ю., Власов А. А., Смань А. В., Молин М. В. Укрывной материал алюминиевых электролизеров [Текст] // Технические науки: теория и практика: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Чита, январь 2014 г.). — Чита: Издательство Молодой ученый, 2014. — С. 33-34. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/88/4346/ (дата обращения: 15.11.2018).

Введение

Перед отечественным производством алюминия стоит целый ряд сложных технологических вопросов, одним из которых является обоснование параметров укрывного материала анодного массива электролизера при различных технологических параметрах процесса.

Основными функциями укрывных материалов являются:

-       защита углеродного анода от окисления воздухом;

-       теплоизоляция анодного массива;

-       улавливание летучих фторидов;

-       формирование рабочего пространства и питание ванны;

-       стабилизация уровня электролита.

В работе [1] проведено исследование тепловых балансов для различных типов электролизеров, однако, полностью не решены вопросы тепловых потерь. Повышение силы тока невозможно без термохимической стабилизации укрывного материала относительно конструкции анодного массива.

Потери тепла через укрывные материалы составляют около 11 %, до 48 % потерь от общего числа приходится на верхнюю часть электролизера с обожженными анодами [2]. Высота засыпки ограничивает потери тепла. При большом слое укрывного материала (более 180 мм) появляются локальные перегревы, в результате чего корка плавится и обваливается в электролит. Выбор рациональной высоты корки должен соответствовать тепловому балансу электролизера, а показателем качества является снижение выбросов с поверхности электролита.

До 60-х годов прошлого века укрывной материал исполнял роль кратковременного укрытия и источника сырья. В качестве материала засыпки использовался металлургический глинозем. Для питания электролизера пробивалась криолит-глиноземная корка, и находящийся на ней глинозем вместе с коркой погружался в электролит [3].

В период с 60-х до начала 90-х годов укрывной материал начинает исполнять больше роль изолирующего укрытия. Связано это с внедрением технологии балочного, а затем и точечного питания. В качестве компонентов корки начинают использовать не только обычный глинозем, но и пришедший после сухой газоочистки (фторированный). В некоторой степени это поспособствовало уплотнению корки, однако при этом увеличились потери за счет пыления мелких фракций глинозема и испарения влаги. Технологические операции по обслуживанию корки осуществлялись с помощью монорельсовой машины (МНР), представленной на рисунке 1, которая совмещает прорубку корки и подсыпку новой порции глинозема

Описание: P1010032

Рис. 1. Монорельсовая машина (МНР)

В период активного внедрения технологии мощного электролиза (сила тока более 250 кА), начиная с 1990, актуальной задачей становится максимальное сокращение величины выбросов фтористых веществ в рабочую зону, для этого используются системы точечного автоматического питания и более плотные и прочные укрывные материалы [4]. Прорубку укрытия осуществляет МПТ или МПК (рисунок 2).

Рис. 2. Прорубка корки в торцах ванны

Повышение эффективности улавливания фторидов в системе газоочистки и доли фторированного глинозема в сырье приводит к увеличению уровня электролита в ваннах. Многие предприятия используют оборотный измельченный электролит в качестве дополнительного компонента укрывного материала. Отработанный электролит имеет более высокое содержание фтористого алюминия, чем основная масса расплавленного электролита, и при застывании образует смесь криолита и хиолита. В результате глиноземные частицы связываются в более плотную монолитную корку с высокой прочностью за счет расплавляющихся фторидов. Однако ее применение связано с некоторыми технологическими проблемами:

-       повышение износа пневмотрасс и аэрожелобов;

-       чрезмерно высокая прочность;

-       неравномерное формирование корки, в связи с отсутствием рациональной рецептуры укрытия (состав, крупность материала).

Недостатком использования оборотного электролита также является высокое содержание железа и кремния, которое обусловлено попаданием частиц от используемого инвентаря, что приводит к снижению чистоты получаемого алюминия [5].

На сегодняшний день вопрос оптимального состава укрывного материала и его использования в технологической системе современных производств остается открытым. Очевидно, что современные корки должны обладать повышенной прочностью и плотностью, что предотвратит их преждевременное разрушение и попадание вредных газов в атмосферу. Достигнув этого можно отказаться от использования металлических укрытий, формирующих газосборный колокол, что позволит сократить издержки за счет экономии материалов и рабочего времени на их удаление и установку. Однако при этом необходимо достичь приемлемых показателей скорости разрушения и растворения корки в период проведения технологической обработки электролизера, исключить загрязнение примесями катодного алюминия.

Литература:

1.                  V. Gusberti, D. S. Severo, B. J. Welch, M. Skyllas-Kazacos, “Modeling the mass and energy balance of different aluminium smelting cell technologies”, Light Metals 2012, рр. 929–934.

2.                  X. L. Liu, M. P. Taylor, S. F. George, “Crust Formation and Deterioration in Industrial Cells”, Light Metals 1992, Р. 489–494.

3.                  H.Wijayaratne, M.Hyland, M.Taylor, A.Grama, T.Groutso, “Effects of composition and granulometry on thermal conductivity of anode cover materials”, Light Metals 2011, Р. 399–404.

4.                  L. N. Less, “The Crusting Behaviour of Smelter Aluminas”, Met. Trans. B, 8 (1977), Р. 219–225.

5.                  T. Apelt, “Thermal Conductivity of Granular Anode Cover Materials from Industrial Aluminium Reduction Cells”, BE Undergraduate Thesis, Dept. of Chemical Engineering, University of Queensland, Oct. 1992.

Основные термины (генерируются автоматически): материал, анодный массив, высокая прочность, монорельсовая машина, потеря тепла, прорубка корки.

Похожие статьи

Методы повышения износостойкости деталей | Статья в журнале...

Высокая износостойкость быстро изнашивающихся деталей — залог обеспечения надежности и долговечности машин. Один из (способов повышения износостойкости деталей — подбор материалов, из которых они изготавливаются.

Возможность и перспективы использования нанотехнологии...

Потенциальные выгоды от применения нанотехнологии заключаются в использовании наноструктурированных материалов с высокими

Основные термины (генерируются автоматически): пограничный слой, MEMS, материал, нанотехнология, увеличение прочности...

К вопросу автоматизации технологического процесса нанесения...

Наряду с высокими защитными свойствами анодная пленка обладает так же высокими адгезионными свойствами, благодаря

Однако слишком высокая температура электролита и завышенная плотность тока могут служить причиной образования рыхлой сползающей пленки.

Передача тепла через стенки бытовой печи | Статья в журнале...

Приведенные выше коэффициенты сопротивления при переходе тепла от одной среды к другой называют также тепловым сопротивлением [2].

Потери тепла через 1 стены печи в час выражаются формулой (1) или (15).

Современные методы повышения тепловой защиты зданий

Рис. 1. Усредненный баланс потерь теплоты зданиями в процентах. 1. Инфильтрация; 2. стены; 3. окна и двери; 4. пол и чердак.

Одна из главных проблем – это высокая стоимость и по некоторым данным в зависимости от типа материалов вместе с утеплителем, монтажными и...

Методика улучшения долговечности бетонов в условиях сухого...

Отсутствие надлежащего ухода за бетоном способствует быстрому обезвоживанию и потере прочности.

Большое количества солнечного тепла обусловливает высокий температурный уровень, очень жаркое, сухое, длительное лето и короткую неустойчивую зиму.

Применение композиционных материалов в конструкции БПЛА

материал, высокая прочность, модуль упругости, мост, конструкция, волокно, несущая способность, усиление балок, метод усиления, нагрузка. Математическая модель для определения модуля упругости...

Методы модификации зондов для атомно-силовой микроскопии...

2. Высокое аспектное соотношение (отношение длины острия к радиусу закругления).

3. Сверхвысокая прочность (около 3000 ГПа).

Ключевые слова: наноразмерная модификация поверхности, локальное анодное окисление зондом атомно-силового микроскопа, тонкие...

Мероприятия по снижению теплопотерь через ограждения и по...

Уменьшение потерь тепла через окна с одновременным улучшением комфортных условий может быть достигнуто следующими конструктивными мероприятиями

Применение энергоэффективных технологий и материалов при...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Методы повышения износостойкости деталей | Статья в журнале...

Высокая износостойкость быстро изнашивающихся деталей — залог обеспечения надежности и долговечности машин. Один из (способов повышения износостойкости деталей — подбор материалов, из которых они изготавливаются.

Возможность и перспективы использования нанотехнологии...

Потенциальные выгоды от применения нанотехнологии заключаются в использовании наноструктурированных материалов с высокими

Основные термины (генерируются автоматически): пограничный слой, MEMS, материал, нанотехнология, увеличение прочности...

К вопросу автоматизации технологического процесса нанесения...

Наряду с высокими защитными свойствами анодная пленка обладает так же высокими адгезионными свойствами, благодаря

Однако слишком высокая температура электролита и завышенная плотность тока могут служить причиной образования рыхлой сползающей пленки.

Передача тепла через стенки бытовой печи | Статья в журнале...

Приведенные выше коэффициенты сопротивления при переходе тепла от одной среды к другой называют также тепловым сопротивлением [2].

Потери тепла через 1 стены печи в час выражаются формулой (1) или (15).

Современные методы повышения тепловой защиты зданий

Рис. 1. Усредненный баланс потерь теплоты зданиями в процентах. 1. Инфильтрация; 2. стены; 3. окна и двери; 4. пол и чердак.

Одна из главных проблем – это высокая стоимость и по некоторым данным в зависимости от типа материалов вместе с утеплителем, монтажными и...

Методика улучшения долговечности бетонов в условиях сухого...

Отсутствие надлежащего ухода за бетоном способствует быстрому обезвоживанию и потере прочности.

Большое количества солнечного тепла обусловливает высокий температурный уровень, очень жаркое, сухое, длительное лето и короткую неустойчивую зиму.

Применение композиционных материалов в конструкции БПЛА

материал, высокая прочность, модуль упругости, мост, конструкция, волокно, несущая способность, усиление балок, метод усиления, нагрузка. Математическая модель для определения модуля упругости...

Методы модификации зондов для атомно-силовой микроскопии...

2. Высокое аспектное соотношение (отношение длины острия к радиусу закругления).

3. Сверхвысокая прочность (около 3000 ГПа).

Ключевые слова: наноразмерная модификация поверхности, локальное анодное окисление зондом атомно-силового микроскопа, тонкие...

Мероприятия по снижению теплопотерь через ограждения и по...

Уменьшение потерь тепла через окна с одновременным улучшением комфортных условий может быть достигнуто следующими конструктивными мероприятиями

Применение энергоэффективных технологий и материалов при...

Задать вопрос