Способ управления процессом электролитического получения алюминия

 

Способ включает поддержание постоянных величин загрузки глинозема и межэлектродного расстояния. Загрузку глинозема производят равными дозами в количестве 1,05-1,20 от расчетной потребности в течение периода от анодного эффекта до выливки алюминия. После этого загрузку глинозема прекращают до наступления очередного анодного эффекта и последующего регулирования межэлектродного расстояния. Способ обеспечивает снижение расхода электроэнергии и увеличение выхода по току. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано на заводах, оснащенных электролизерами для производства алюминия.

Известен способ управления процессом, по патенту США 3712857, включающий разовую загрузку глинозема в количестве, необходимом для увеличения его содержания, до величины, превышающей его в точке минимума кривой сопротивление-содержание глинозема, и последующий контроль сопротивления электролизера по мере расходования глинозема. Точка минимума на кривой сопротивление-содержание глинозема используется для регулировки межэлектродного расстояния.

Принципиальным недостатком этого способа является то, что при каждом цикле питания в ванну загружается большое количество глинозема, для растворения которого требуется дополнительное тепло. Это вынуждает вести процесс при более высокой температуре электролита, что приводит к снижению выхода по току и увеличению расхода электроэнергии и солей.

Известен способ управления процессом по патенту США 3329592, включающий постоянную загрузку глинозема в количестве, соответствующем его расчетному потреблению, а изменение сопротивления электролизера, зависящее только от величины межэлектродного расстояния, используется для его регулирования.

При этом ошибка в выборе количества (дозы) постоянно загружаемого глинозема вносит погрешность в определение и в управление величиной межэлектродного расстояния.

Поэтому загрузку глинозема необходимо периодически прерывать, чтобы вызвать анодный эффект и произвести регулировку количества (дозы) загружаемого глинозема.

Второй ошибка в определении межэлектродного расстояния возникает при опускании анода в процессе выливки алюминия, что также отрицательно влияет на поддержание оптимального межэлектродного расстояния и величину расхода электроэнергии.

Технической задачей изобретения является повышение точности регулирования межэлектродного расстояния и снижение расхода электроэнергии на производство алюминия.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в известном способе управления процессом, включающим поддержание постоянных величин загрузки глинозема и межэлектродного расстояния, загрузку глинозема производят равными дозами в количестве 1,05-1,20 расчетной потребности в течение времени от анодного эффекта до выливки алюминия по графику, после чего загрузку глинозема прекращают до наступления очередного анодного эффекта и последующего регулирования величины межэлектродного расстояния.

На фиг. 1 показана кривая изменения сопротивления электролизера-содержания глинозема (R = f), на фиг. 2 - циклограммы процессов загрузки глинозема и регулирования межэлектродного расстояния (адекватного сопротивления R) при графике выливки 1 раз в 24 ч - а) и один раз в 48 ч - б).

Способ осуществляют следующим образом: в устройствах для питания электролизеров глинозема устанавливают постоянную загрузку глинозема в количестве 1,05-1,20 от расчетной потребности, что составляет 1,7-2,0 кг/мин для электролизера на силу тока 156 кА. При этом сопротивление электролизера будет находиться в правой ветви кривой R=f, что исключит возникновение нерегламентированного анодного эффекта и связанные с этим потери электроэнергии. Кроме того, увеличение содержания глинозема от 3,0 до 4,5 вес.% позволяет снизить температуру ликвидуса расплава и эксплуатационную температуру примерно на 8^oC, что способствует повышению выхода по току и снижению расхода электроэнергии.

С другой стороны, эксплуатация электролизера с повышенным содержанием глинозема неизбежно сопровождается появлением глиноземных осадков на подине электролизера, что нарушает распределение тока в электролизере и снижает показатели его работы. Для предотвращения их накапливания, загрузку глинозема в электролизер полностью прекращают после выливки алюминия на период до наступления очередного анодного эффекта. После его ликвидации устанавливают оптимальное межэлектродное расстояние (согласно уставке рабочего напряжения или сопротивления R) и снова включают загрузку глинозема равными дозами в количестве 1,05-1,20 от расчетной потребности электролизера на период до очередной выливки алюминия по графику.

Таким образом, в течение цикла (от последнего анодного эффекта до очередной выливки по графику) оба параметра (количество загружаемого глинозема и величина межэлектродного расстояния, адекватная сопротивлению) поддерживаются постоянными, подвергаясь регулировке в период между выливкой и новым анодным эффектом (фиг. 2а, б).

Предельные значения доз глинозема 1,05-1,20 от расчетной потребности электролизера являются оптимальными, т.к. при величине дозы меньше 1,05 электролизер будет эксплуатироваться в области кривой R=f с высокой вероятностью возникновения нерегламентированного анодного эффекта. При величине дозы больше 1,20 увеличиваются риск накопления глиноземных осадков на подине и их отрицательное влияние на процесс.

С другой стороны, прекращение загрузки глинозема после выливки позволяет не только выработать избыточный глинозем, но и вследствие инициирования анодного эффекта предотвратить возможность технологических расстройств, связанных с изменением межэлектродного расстояния в процессе выливки (МГД-неустойчивость, занижения межэлектродного расстояния и т.д.), что также будет способствовать повышению технико-экономических показателей.

Способ управления был испытан на электролизере на силу тока 156 кА с самообжигающимся анодом.

Результаты испытаний показаны в таблице.

Из приведенных данных видно, что способ позволяет снизить частоту анодных эффектов на 17-52%, что эквивалентно снижению расхода электроэнергии на 40-122 кВт-ч/т алюминия.

Ожидаемое увеличение выхода по току за счет снижения температуры расплава составит около 1,5%.

Формула изобретения

Способ управления процессом электролитического получения алюминия, включающий поддержание постоянных величин загрузки глинозема и межэлектродного расстояния, отличающийся тем, что загрузку глинозема производят равными дозами в количестве 1,05 - 1,20 от расчетной потребности в течение периода от анодного эффекта до выливки алюминия, после чего загрузку глинозема прекращают до наступления очередного анодного эффекта и последующего регулирования межэлектродного расстояния.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3