Автоматизація процесу електролізу алюмінію на прикладі ІркАЗ-РУСАЛ
1. Опис технологічного процесу.
Сучасний процес електролізу алюмінію об'єднує незалежний промисловий процес від природних гліноземсодержащего руд до чистого металу.
Оскільки механічні властивості алюмінію сильно залежать від невеликих кількостей домішок, важливо, щоб метал металургійних сортів був високоякісним. Виробництво чистого алюмінію вимагає високосортного глинозему і вуглецевих матеріалів.
Повний цикл алюмінієвого заводу наведено на рис.1.4. На заводі надходить електроенергія змінного струму безпосередньо перетвориться в енергію постійного струму високої напруги і подається до серії електролізерів, з'єднаних послідовно (рис.1.5). У цьому випадку струм серії підтримується постійним, хоча індивідуальне напруга на кожному електролізері різному. Модернізація твердотільних випрямних систем призвела до значних змін у цій частини алюмінієвого виробництва. Розмір випрямлячів не тільки зменшився, але збільшився і ККД перетворення при одночасному зниженні експлуатаційних витрат.
В
Рис.1.4 Блок-схема процесу виробництва алюмінію з глинозему
Електролізер є нервовим центром процесу в цілому. Незважаючи на варіювання їх потужності між заводами, потужність кожного електролізера заводу перевищує 175 кА. p> Основна електрохімічна реакція, що протікає в електролізері при температурі 960 Про З представлена ​​рівнянням:
Al 2 O 3 (розчин) + 3С (тв) = 2Al (ж) + 3СО (г) (1.1)
Алюміній осідає на подині електролізера. Однак частина його розчиняється в електроліті, і транспортується таким чином, що може бути окислена виділяється на аноді СО 2 згідно реакції:
2Al (розчин) + 3СО 2 (г) = Al 2 O 3 (р-р) + 3СО (г) (1.2) p> Але не тільки вторинна реакція приводить до зниження виходу за струмом. Слід також враховувати присутність в анодних газах СО, що призводить до додаткової витрати вуглецю на тонну виробленого металу.
електролізери в корпусах розміщені поздовжньо (рис.1.5) Використовуються багатофункціональні крани, виробляють завантаження глинозему в бункери електролізерів, виливання металу і заміну анодів. Як видно з табл.1.2, електролізер на 150 кА в середньому виробляє більше 1 тонни металу на добу.
Виливання металу є однією зі звичайних операцій, і виконується щодоби переливом в транспортувальні ковші. Для стабільної роботи необхідно, щоб кількість вилитого металу відповідало за часом продуктивності електролізера. p> Сьогодні на заводі використовуються ваги, якими оснащені сучасні крани, оскільки точність попередніх систем вимірювання залежала від якості вимірів або в виливним ковші, або на електролізері.
Розплавлений метал витягується з електролізера вакуум-ковшем (Ріс124), і перевозиться в інше відділення, де відстоюється в печі, або безпосередньо переробляється. Якщо необхідно, метал може очищатися. p> Концентрацію глинозему в алюмінієвому електролізері необхідно підтримувати в обмежених межах. Кількість добавок згодом може змінюватись і ув'язуватися з частотою пробивання кірки і подачі глинозему.
Якщо глинозем завантажений з надлишком, то це призводить до утворення опадів, а якщо в електролізері існує брак глинозему, анодна реакція зсувається в сторону розкладання фторидів, викликаючи анодні ефекти, які засмучують технологію нормального процесу електролізу.
Внаслідок затримки в часі аналітичні методи визначення концентрації глинозему виявилася знайшли широкого застосування в контролі процесу харчування електролізерів. Тому багато виробників розглядали регулярну наявність анодних ефектів як засіб проти надмірного харчування ванн, незважаючи на ті незручності, які виникали в цьому випадку. Поки точкові живильники встановлюються на електролізери нового покоління балкові системи центрального харчування є, ймовірно, найбільш широко використовуваним способом завантаження глинозему. Вони працюють з циклом тривалістю 10-60 хв. Корка пробивається і занурюється в розплав, поповнюючи зміст глинозему в електроліті, тоді як задане кількість глинозему висипається з бункера електролізера для освіти зруйнованої ізолюючої кірки. Існує тенденція до установки 3-5 точкових живильників на електролізері, що спрацьовують більш часто. Вони завантажують тільки 1-5 кг глинозему в заданому місці кожні 1-3 хв.
Оскільки споживання глинозему завжди близько до стехиометрическому відношенню, його розподіл і споживання в електролізері важливо для ефективної експлуатації, оскільки глинозем виконує і ряд інших функцій. Він використовується для захисту анодів від окислення повітрям, і в цьому плані грає роль термоізолюючої засипки для зменшення теплових втрат. Теплопровідність і кут природного укосу в цьому випадку стали дуже важливими властивостями. Питом...
