Реферат: Электролизер для получения алюминия с боковым токоподводом на силу тока 80000А

--PAGE_BREAK--
1.2 Обоснование состава электролита и технологических параметров

К электролиту предъявляют следующие требования:

— Электролит не должен содержать ионов металла более электроположительных, чем алюминий.

-Температура плавления электролита должна быть близкой к температуре<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724079935-5270.coolpic» v:shapes="_x0000_s2561 _x0000_s2562 _x0000_s2563 _x0000_s2564 _x0000_s2565 _x0000_s2566 _x0000_s2567 _x0000_s2568 _x0000_s2569 _x0000_s2570 _x0000_s2571 _x0000_s2572 _x0000_s2573 _x0000_s2574 _x0000_s2575 _x0000_s2576 _x0000_s2577 _x0000_s2578 _x0000_s2579 _x0000_s2580"> плавления алюминия или ниже.

— В расплавленном состоянии электролит должен иметь плотность меньше плотности алюминия, что упрощает конструкцию ванны.

— Должен хорошо растворять глинозем, чтобы не было осадка.

— Должен быть мало летучим и не гигроскопичным.

— Должен обладать высокой электропроводностью.

— Должен быть дешевым и не дефицитным.

Чистый NaFплавится при температуре 992 °С. При добавлении к нему AlF3температура плавления снижается, и при содержании AlF3 14,5% образуется эвтектика с температурой плавления 888°С. При концентрации AlF325% имеем стойкое химическое соединение криолит. При концентрации AlF337,5% образуется нестойкое химическое соединение хиолит. При содержании AlF350% образуется нестойкое химическое соединение метафторалюминат Na. Т.к. чистый AlF3при температуре 1260 °С возгоняется не плавясь, то дальнейшее изучение диаграммы затруднено из-за высокой летучести AlF3.

Температура плавления криолита составляет 1010°С. При добавлении к криолиту глинозема температура его снижается примерно на 5°С на каждый 1% массы глинозема. Наиболее низкая температура плавления около 938°С получается при концентрации глинозема 14,5%. Дальнейшее увеличение концентрации глинозема приводит к резкому повышению температуры плавления смеси.

Глинозем снижает температуру плавления но имеет в нем ограниченную растворимость. При содержании глинозема 14,5% по массе образуется эвтектика с температурой плавления 938 °С. При снижении концентрации Al2O3менее 1% электролит перестает смачивать подошву анода и возникает анодный эффект.
Максимальная растворимость глинозема в криолите при 1000°С составляет около 16,5% по массе, поэтому во избежание образования на подине больших глиноземистых осадков содержание Al2O3в электролите поддерживают в пределах от 1 до 5 %. Следовательно, если электролит будет состоять только из смеси криолита и глинозема, то его температура при указанной концентрации глинозема будет равна 985-1005 °С. Однако это слишком высокая температура, <img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724085205-5270.coolpic» v:shapes="_x0000_s1319 _x0000_s1320 _x0000_s1321 _x0000_s1322 _x0000_s1323 _x0000_s1324 _x0000_s1325 _x0000_s1326 _x0000_s1327 _x0000_s1328 _x0000_s1329 _x0000_s1330 _x0000_s1331 _x0000_s1332 _x0000_s1333 _x0000_s1334 _x0000_s1335 _x0000_s1336 _x0000_s1337 _x0000_s1338">чтобы успешно вести технологический процесс. Температуру плавления электролита можно так же уменьшить за счет изменения криолитового отношения, т.е. увеличения содержания в нем NaFили AlF3.         

Но первый путь не желателен т.к. при увеличении содержания NaFвозрастает вероятность выделения на катоде Naи как следствие снижение выхода по току.

Поэтому на практике применяют второй путь – увеличивают содержание фтористого алюминия, т.е. уменьшают криолитовое отношение. Снижение криолитового отношения на 0,1 уменьшает температуру плавления электролита на 3-5 °С. На практике криолитовое отношение поддерживают в пределах 2,5÷2,7, т.к. дальнейшее снижение его приводит к ухудшению растворения глинозема и увеличению потерь фтор солей за счет летучести.

С целью снижения температуры в электролит так же вводят добавки фтор солей: фтористого кальция CaF2, фтористого магния MgF2. Например 1% CaF2снижает температуру плавления примерно на 3 °С; 1% MgF2на 5 °С.

Очень эффективной добавкой для снижения температуры электролита являются соли лития, например углекислый литий Li2CO3, алюминат лития Li2O· Al2O3. Но эти соли дороги и пока не нашли широкого применения.

Общее содержание добавок в электролите не рекомендуется увеличивать более 7-8%, т.к. они снижают растворимость глинозема и при большом содержании затрудняют ведение технологического процесса.

Летучесть электролита

Наиболее летучим компонентом является AlF3, таким образом чем меньше

 к.о. тем больше содержание AlF3и тем выше летучесть электролита.
Добавки глинозема снижают его летучесть. Обычно электролит перегрет на 13-15 °С по сравнению с его температурой плавления, а летучесть его незначительна. При повышении температуры плавления свыше 980 °С летучесть его резко увеличивается, поэтому вводят добавки CaF2и MgF2которые несколько снижают температуру и тем самым уменьшают летучесть.

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724090475-5274.coolpic» v:shapes="_x0000_s1339 _x0000_s1340 _x0000_s1341 _x0000_s1342 _x0000_s1343 _x0000_s1344 _x0000_s1345 _x0000_s1346 _x0000_s1347 _x0000_s1348 _x0000_s1349 _x0000_s1350 _x0000_s1351 _x0000_s1352 _x0000_s1353 _x0000_s1354 _x0000_s1355 _x0000_s1356 _x0000_s1357 _x0000_s1358">Плотность электролита

Важным свойством электролита является его плотность. Необходимо стремиться к тому чтобы она была наименьшей, поскольку электролит в ванне находится сверху расплавленного алюминия, имеющего плотность 2,3 г/см3. Плотность криолита в твердом виде составляет 2,95 г/см3 а при температуре 1000°С 2,09 г/см3. Добавление к криолиту глинозема снижает плотность расплава. Так, при 10% Al2O3плотность его равна 2,04 г/см3.

Плотность уменьшается так же при снижении КО меньше 3. В этом случае уменьшение КО на 0,1 позволяет снизить плотность примерно на 0,007 г/см3. Добавка MgF2 изменяет плотность незначительно. Даже 10% этой соли увеличивает плотность всего на 0,03 г/см3. Но CaF2существенно изменяет плотность электролита: каждый его процент увеличивает плотность на 0,008 г/см3.

Плотность электролита так же зависит и от температуры. Повышение ее на каждые 10 °С уменьшает плотность на 0,01 г/см3. Причем у электролита плотность зависит от температуры в большей степени чем у алюминия.

Таким образом при температуре 1000 °С плотность Alна 10% больше

плотности электролита это обеспечивает нормальное разделение продуктов

электролизом, и упрощает конструкцию электролизера т.к. металл собирается под слоем электролита. Расплав с содержанием глинозема 5%, КО 2.4-2.6 при температуре 960 °С имеет плотность 2,11 г/см3.

При значительном снижении температуры может произойти выравнивание плотностей металла и электролита, что приведет к всплыванию алюминия, а это

не желательно т.к. нарушается технологический процесс.
Вязкость электролита

Вязкость электролита оказывает существенное влияние на расслоение

продуктов электролиза. Минимальной вязкостью обладает чистый NaF, а с увеличением содержания AlF3вязкость повышается. Поэтому наиболее вязкими являются кислые электролиты.

Добавки глинозема до 10% практически не изменяют вязкости. Однако дальнейшее увеличение концентрации глинозема значительно повышает вязкость электролита. Например при температуре 1000°С и содержании глинозема 17% вязкость составляет около 5 сантипуаз. Несколько большее влияние на вязкость оказывает температура, так повышение температуры на 10 °С уменьшает вязкость примерно на 3%.

Промышленные электролиты обычно имеют вязкость 3,2-3,4 сантипуаз.

Электропроводность

Это свойство оказывает большое влияние на расход энергии и температурный режим электролизера. В слое электролита имеется наибольшее падение напряжения. Для процесса электролиза нужен электролит с наибольшей электропроводностью.

Наилучшей электропроводностью обладает NaF. При температуре 1000°С его электропроводность 4,46 Ом-1·см-1. Для криолита эта величина составляет 2,5 Ом-1·см-1.

С повышением содержания AlF3электропроводность ухудшается. Так же большое влияние на электропроводность оказывают добавки Al2O3. При содержании глинозема 5% электропроводность электролита 2,45 Ом-1·см-1.

Добавки CaF2и MgF2 так же несколько снижают электропроводность. Обычно промышленные электролиты несколько загрязнены угольной пеной,

которая так же снижает электропроводность и нарушает токораспределение.

В практических расчетах пользуются величиной обратной электропроводности – электросопротивление. Для промышленных электролитов оно составляет 0,5 Ом.
<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724095749-5273.coolpic» v:shapes="_x0000_s3426 _x0000_s3427 _x0000_s3428 _x0000_s3429 _x0000_s3430 _x0000_s3431 _x0000_s3432 _x0000_s3433 _x0000_s3434 _x0000_s3435 _x0000_s3436 _x0000_s3437 _x0000_s3438 _x0000_s3439 _x0000_s3440 _x0000_s3441 _x0000_s3442 _x0000_s3443 _x0000_s3444 _x0000_s3445">



<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724101022-5277.coolpic» v:shapes="_x0000_s1379 _x0000_s1380 _x0000_s1381 _x0000_s1382 _x0000_s1383 _x0000_s1384 _x0000_s1385 _x0000_s1386 _x0000_s1387 _x0000_s1388 _x0000_s1389 _x0000_s1390 _x0000_s1391 _x0000_s1392 _x0000_s1393 _x0000_s1394 _x0000_s1395 _x0000_s1396 _x0000_s1397 _x0000_s1398">Поверхностное или межфазное натяжение

При электролизе криолит-глиноземных расплавов поверхностное натяжение рассматривается на четырех границах. Нагляднее это можно посмотреть на рисунке 1-Зоны поверхностного натяжения
<img width=«288» height=«133» src=«ref-2_1724106299-1687.coolpic» v:shapes="_x0000_s1187 _x0000_s1188 _x0000_s1189 _x0000_s1190 _x0000_s1191 _x0000_s1192 _x0000_s1193 _x0000_s1194 _x0000_s1195 _x0000_s1196 _x0000_s1197 _x0000_s1198 _x0000_s1199 _x0000_s1200 _x0000_s1201 _x0000_s1202 _x0000_s1203 _x0000_s1204 _x0000_s1205 _x0000_s1206 _x0000_s1207 _x0000_s1208 _x0000_s1209 _x0000_s1210 _x0000_s1211 _x0000_s1212 _x0000_s1213 _x0000_s1214 _x0000_s1215 _x0000_s1216 _x0000_s1217 _x0000_s1218 _x0000_s1219 _x0000_s1220 _x0000_s1221 _x0000_s1222 _x0000_s1223 _x0000_s1224 _x0000_s1225 _x0000_s1226 _x0000_s1227 _x0000_s1228 _x0000_s1229 _x0000_s1230 _x0000_s1231 _x0000_s1232 _x0000_s1233 _x0000_s1234 _x0000_s1235 _x0000_s1236 _x0000_s1237 _x0000_s1238 _x0000_s1239 _x0000_s1240 _x0000_s1241 _x0000_s1242 _x0000_s1243 _x0000_s1244 _x0000_s1245 _x0000_s1246 _x0000_s1247 _x0000_s1248 _x0000_s1249 _x0000_s1250 _x0000_s1251 _x0000_s1252 _x0000_s1253 _x0000_s1254 _x0000_s1255 _x0000_s1256 _x0000_s1257 _x0000_s1258 _x0000_s1259 _x0000_s1260 _x0000_s1261 _x0000_s1262 _x0000_s1263 _x0000_s1264 _x0000_s1265 _x0000_s1266 _x0000_s1267 _x0000_s1268 _x0000_s1269 _x0000_s1270 _x0000_s1271 _x0000_s1272 _x0000_s1273 _x0000_s1274 _x0000_s1275 _x0000_s1276 _x0000_s1277 _x0000_s1278 _x0000_s1279 _x0000_s1280 _x0000_s1281 _x0000_s1282 _x0000_s1283 _x0000_s1284 _x0000_s1285 _x0000_s1286 _x0000_s1287 _x0000_s1288 _x0000_s1289 _x0000_s1290 _x0000_s1291 _x0000_s1292 _x0000_s1293 _x0000_s1294 _x0000_s1295 _x0000_s1296 _x0000_s1297">
 
1-Электролит – анодные газы, 2-Электролит – анод, 3- Электролит — металл. 4-Электролит – угольная футеровка – металл.

Рисунок 1- Зоны поверхностного натяжения.

На границе 1 наибольшим поверхностным натяжением обладает NaF, он плохо смачивает электролит. AlF3снижает натяжение и способствует лучшему удалению анодных газов – это наблюдается в кислых электролитах.

На границе 2 в щелочных электролитах смачиваемость лучше, чем в кислых – это приводит к пропитыванию анода и его разрушению.

Большое влияние на смачиваемость анода оказывает содержание глинозёма

в электролите. При уменьшении концентрации глинозема электролит хуже смачи-

вает анод и при содержании глинозема менее 1% электролит перестает смачивать анод. В результате возникает анодный эффект. Из-за разрушения анода в электролите всегда присутствует угольная пена.Она легче выделяется из кислых электролитов чем из щелочных. На границе 3 электролит – металл кислые электролиты плохо смачивают жидкий алюминий. Это положительный фактор т.к. снижается растворимость алюминия в электролите. На границе 4 металл – угольный блок поверхностное натяжение металла большое, поэтому он не смачивает падину. Под слой металла может попасть электролит который смачивает падину хорошо, пропитывает ее и разрушает.
Состав электролита:

-1 Глинозем  1,929

-2 Фтор соли 0,021

-3 Криолит    0,031

Основные технологические параметры нормально работающего электролизера

Состав электролита поддерживается в пределах криолитовое отношение 2,40-2,50

Содержание: CaF2 = 5,2-6 %

                       MgF2 = 1,4-2 %

                       CaF2+MgF2 = не >8 %

— Уровень металла после выливки не < 28 см (32-34 см)

— Уровень электролита 16-20 см

— Частота анодного эффекта не >1 раза в сутки на электролизере

— Длительность анодного эффекта не >2 минут

— Напряжение анодного эффекта не <30 В

— Рабочее напряжение 4,12-4,52 В

— Температура электролита не >9600С
<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724107986-5279.coolpic» v:shapes="_x0000_s3666 _x0000_s3667 _x0000_s3668 _x0000_s3669 _x0000_s3670 _x0000_s3671 _x0000_s3672 _x0000_s3673 _x0000_s3674 _x0000_s3675 _x0000_s3676 _x0000_s3677 _x0000_s3678 _x0000_s3679 _x0000_s3680 _x0000_s3681 _x0000_s3682 _x0000_s3683 _x0000_s3684 _x0000_s3685">



 

1.3 Описание конструкции

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724113265-5282.coolpic» v:shapes="_x0000_s1679 _x0000_s1680 _x0000_s1681 _x0000_s1682 _x0000_s1683 _x0000_s1684 _x0000_s1685 _x0000_s1686 _x0000_s1687 _x0000_s1688 _x0000_s1689 _x0000_s1690 _x0000_s1691 _x0000_s1692 _x0000_s1693 _x0000_s1694 _x0000_s1695 _x0000_s1696 _x0000_s1697 _x0000_s1698">Основными элементами электролизера являются: катодное устройство, анодное устройство, ошиновка и металлический грузонесущий каркас со смонти-

рованным на нем механизмом перемещения анода, шторными укрытиями, бункерами для хранения глинозема и т.д.

1.3.1 Катодное устройство

          Катодное устройство алюминиевого электролизера предназначено для создания условий, необходимых для протекания процесса электролиза в криолит-глиноземном расплаве. Поскольку электролиз идет в весьма агрессивной среде при 950-1000 С0, катодное устройство должно быть устойчиво к действию расплавленных фтористых солей; обладать достаточно высоким теплоизоляционными свойствами, чтобы до минимума сократить потери тепла; быть электропроводным в зоне протекания процесса и иметь надежную изоляцию во избежание утечек тока; иметь достаточно жесткую конструкцию, способную выдержать напряжения, возникающие от протекания физико-химических реакций; обеспечивать продолжительную работоспособность между ремонтами и мобильность при замене в целях сокращения простоя электролизера в ремонте 

На рисунке 2 показан продольный разрез катодного устройства с кожухом без днища.          

                                <img width=«244» height=«264» src=«ref-2_1724118547-17190.coolpic» v:shapes="_x0000_i1025">

/ — катодный кожух; 2 -цоколь; 3 — бетонный фундамент; 4 — анкерная лапа;

5 — изоляционная втулка и шайба; 6- анкерный колодец.

Рисунок 2 Продольный разрез катодного устройства с кожухом без днища 
Катодное устройство состоит из стального кожуха, футерованного внутри угольными подовыми блоками, боковыми плитами. В нижнюю часть подовых блоков перед их установкой в электролизер устанавливаются стальные стержни(блюмсы) которые заливают чугуном. Блюмсы  служат для отвода тока от подины. Швы между подовыми блоками и периферийный шов набивают холодной набивной подовой массой. к катодной ошиновке подключаются с помощью пакетов гибких медных лент стальные блюмсы катодного устройства.

При разработке данного мною проекта я использовал девять катодных блоков.

Внутренние размеры катодного кожуха:

— Lкож = 5850 мм

— Вкож = 3970 мм

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724135737-5277.coolpic» v:shapes="_x0000_s3686 _x0000_s3687 _x0000_s3688 _x0000_s3689 _x0000_s3690 _x0000_s3691 _x0000_s3692 _x0000_s3693 _x0000_s3694 _x0000_s3695 _x0000_s3696 _x0000_s3697 _x0000_s3698 _x0000_s3699 _x0000_s3700 _x0000_s3701 _x0000_s3702 _x0000_s3703 _x0000_s3704 _x0000_s3705">1.3.2 Анодное устройство электролизеров с боковым токоподводом

Анодное устройство алюминиевого электролизера, являясь одним из электродов, предназначено для подвода тока в зону непосредственного протекания процесса электролиза. Основным материалом анода служит углеродистый материал. По мере протекания процесса электролиза анод постепенно окисляется, и его необходимо периодически опускать. Для этого служит специальный подъемный механизм анодного устройства. 

Рисунок 3 — Электролизер с боковым подводов тока.
<img width=«443» height=«305» src=«ref-2_1724141014-39130.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">

катодный кожух; 2 — газоотводный патрубок; 3 — токоподводящие спуски; 4 — штыри; 5 — анодная ошиновка; 6- крюк для подвески временных тяг; 7 — бункер  для   глинозема; 8 — механизм   подъема анода; 9 — штора; 10 -механизм подъема штор; 11 — стойка опорной лапы
Размеры анода:

Площадь подошвы анода = 105263 см2

Ширина анода Ва = 240 см

Высота анода На = 170 см

Количество токоподводящих шин 7 шт

Анодное устройство электролизеров с боковым токоподводом состоит из анодной рамы с «перьями», подвешенной на винтовых домкратах к грузонесущему каркасу. В анодной раме по периметру ее устанавливается алюминиевая обечайка, в которой формируется анод. Анод подвешивается к анодной раме за нижний ряд штырей, которые лежат на сережках, вывешенных на нижних концах перьев рамы или при помощи клиновой подвески. Общее количество работающих штырей составляет 67 шт. Токоведущими являются два нижних ряда штырей. Они подключаются к анодной ошиновке с помощью медных спусков. Анодные спуски подключаются к штырям с помощью клинового контакта.

Электролизеры с боковым токоподводом снабжены укрытием для сбора и эвакуации вредных веществ, Выделяющихся в процессе электролиза: укрытие

монтируется на каркасе и имеет вверху газосборный колпак и шторы навивного или створчатого типа, закрывающие боковые и продольные стороны электролизера

Ошиновка электролизера

Ошиновка является токонесущим элементом конструкции электролизера и состоит из двух  частей – анодной и катодной. Электролизеры, располагаемые рядами один за другим, соединены токопроводами из алюминиевых шин различного сечения и включены в электрическую цепь последовательно: катодные шины одного электролизера соединены с анодными шинами другого. Группа электролизеров, объединенная в одну цепь, называется серией.

Газоулавливающие устройства

Назначение газоулавливающих устройств как составной часки электролизера–сбор

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724180144-5270.coolpic» v:shapes="_x0000_s3786 _x0000_s3787 _x0000_s3788 _x0000_s3789 _x0000_s3790 _x0000_s3791 _x0000_s3792 _x0000_s3793 _x0000_s3794 _x0000_s3795 _x0000_s3796 _x0000_s3797 _x0000_s3798 _x0000_s3799 _x0000_s3800 _x0000_s3801 _x0000_s3802 _x0000_s3803 _x0000_s3804 _x0000_s3805">выделяющихся в процессе электролиза газов (максимально достижимой концентрации) на месте их возникновения и последующая эвакуация газов в газоочистную систему.
 

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724185414-5270.coolpic» v:shapes="_x0000_s1839 _x0000_s1840 _x0000_s1841 _x0000_s1842 _x0000_s1843 _x0000_s1844 _x0000_s1845 _x0000_s1846 _x0000_s1847 _x0000_s1848 _x0000_s1849 _x0000_s1850 _x0000_s1851 _x0000_s1852 _x0000_s1853 _x0000_s1854 _x0000_s1855 _x0000_s1856 _x0000_s1857 _x0000_s1858">1.4. Обслуживание при нормальной работе, неполадки, способы устранения.

Обслуживание электролизеров включает в себя следующие операции:

— наблюдение за технологическим процессом;

— поддержание технологических параметров электролиза в заданных   пределах;

пробивка корки электролита и загрузка сырья и материалов;

-ликвидация анодных эффектов;

— переключение анодных спусков;

— извлечение и забивка штырей;

— перетяжка анодной рамы;

— наращивание алюминиевой обечайки;

— загрузка анодной массы;

— перетяжка анодной рамы;

— наращивание алюминиевой обечайки;

— загрузка анодной массы;

— выливкаметалла;

— устранение возможных нарушений технологического режима.

Наблюдение за технологическим процессом.

В течение смены обслуживающий персонал ведет наблюдение за работой каждого электролизера, поддерживает на электролизерах заданное рабочее

напряжение, уровни металла, электролита и его состав, состояние анода, настылей, гарниссажей. осадков на подине, междуполюсного расстояния.

 Нормальная работа электролизера должна характеризоваться следующими внешними признаками:

— Огни, отведенные вблизи углов анода (два с каждой продольной стороны), должны выбиваться с силой из-под корки электролита и иметь фиолетово-голубойцвет.

— Рабочее напряжение должно быть устойчивым, без частых колебаний.

— Корка должна быть равномерной по толщине вокруг анода.

— Электролит должен равномерно бурлить вокруг анода.

— Угольная пена должна хорошо отделяться от электролита и выгорать.
— Покраснения поверхности анода над расплавом должны отсутствовать.

— Электролит, настывающий на ломике при кратковременном опускании его в расплав, должен иметь четко различимую линию границы металла с электролитом.

— Застывшая проба электролита в изломе не должна содержать угольных частиц.

О нарушениях технологического режима обслуживающий персонал ставит в извест­ность мастера смены и по его распоряжению принимает меры по их устранению. Обслуживающий персонал должен особое внимание уделять герметизации техноло­гического оборудования и системы газоотсоса, оказывающих влияние на состояние воздушной среды в корпусах электролиза. Количество электролизеров, одновременно раз­герметизированных в корпусе по различным причинам (обработка электролизеров, выливка металла, извлечение и забивка анодных штырей и т.п.) не должно превышать 15% от общего количества электролизеров. Администрация цеха (корпуса) должна постоянно следить за состоянием шторных укрытий и своевременно принимать меры по устранению неисправностей. При отключении электролизеров на капитальный ремонт газоочистные патрубки должны быть закрыты.

Обработка электролизеров и загрузка глинозема.

При обработке электролизеров пробивку криолитоглиноземной корки осуществляется самоходными пневматическими  машинами. После пробивки корки на электролизере устанавливается нормальное рабочее напряжение (перемещением анода). При этом необходимо руководствоваться не только показанием вольтметра, но и наблюдать за работой анода (электролит должен равномерно бурлить вокруг анода).

         На электролизерах, работающих в режиме периодического питания,

обработка производится регламентировано 8 раз в сутки через каждые три часа и заключается в пробивке корки электролита всей продольной стороны с <img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724190684-5273.coolpic» v:shapes="_x0000_s1859 _x0000_s1860 _x0000_s1861 _x0000_s1862 _x0000_s1863 _x0000_s1864 _x0000_s1865 _x0000_s1866 _x0000_s1867 _x0000_s1868 _x0000_s1869 _x0000_s1870 _x0000_s1871 _x0000_s1872 _x0000_s1873 _x0000_s1874 _x0000_s1875 _x0000_s1876 _x0000_s1877 _x0000_s1878">чередованием сторон. Торцы пробиваются не реже одного раза в двое суток с обязательной расчисткой угольной пены и кусков электролита: подошва и углы анода, прилегающие обрабатываемому торцу, продираются кочергой и скребком.
 Разовая загрузка глинозема около <metricconverter productid=«120 кг» w:st=«on»>120 кг. Не разрешается простой электролизера

без обработки более чем 12 часов.

Пусковые электролизеры обрабатываются согласно инструкции по обжигу и пуску электролизеров и по указанию старшего мастера. На электролизерах с расстроенным технологическим ходом разрешается пробивка с продольных

сторон и обоих торцов с уменьшенной загрузкой глинозема на корку электролита, уменьшение или увеличение числа обработок против принятого схемой, снятие угольной пены с поверхности электролита и так далее.

Перед обработкой электролизера электролизник обязан проверить на закрепленных электролизерах:

— уровень металла и электролита:

— величину и постоянство рабочего напряжения;

— на всех электролизерах использовать информацию о режимных

параметрах, полученных при  приемке  смены, записей на панели электролизера и  визуальных наблюдений за состоянием технологического хода.

При обработке электролизера необходимо выполнить следующие операции — пробить криолитоглиноземную корку электролита, погружая ее в электролит и не допуская попадания кусков корки под анод;

— удалить из электролита куски спекшейся анодной массы и анода;

— при наличии скоплений угольной пены выгарнуть ее из-под углов анода и        

  торца на середину продольной стороны;

— оплескать электролитом оголенную часть боковой поверхности анода во   

  избежание выгорания «шеек»;

— подобрать с бортов электролизера горячий глинозем и оборот на поверхность

  электролита, после чего загрузить глинозем из бункеров. Простаивание  

  электроли­зеров без загрузки глинозема на корке не допускается.

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724195957-5264.coolpic» v:shapes="_x0000_s1879 _x0000_s1880 _x0000_s1881 _x0000_s1882 _x0000_s1883 _x0000_s1884 _x0000_s1885 _x0000_s1886 _x0000_s1887 _x0000_s1888 _x0000_s1889 _x0000_s1890 _x0000_s1891 _x0000_s1892 _x0000_s1893 _x0000_s1894 _x0000_s1895 _x0000_s1896 _x0000_s1897 _x0000_s1898">Во время обработки электролизера необходимо проверить работу анода (равномер­ное бурление электролита по периферии анода). В случае неравномерной работы электролизник обязан доложить мастеру и принять меры к устранению данного явления.
После окончания обработки и загрузки новой порции глинозема на электро-

лизере отводятся «Огни» в корке электролита, по два с каждой продольной

сторона на расстоянии не ближе <metricconverter productid=«10 см» w:st=«on»>10 см от анода.

 «Огни» на электролизере должны поддерживаться постоянно во избежание выгорания «шеек» на аноде и вытекания электролита через борт.

На табличке каждого электролизера в обязательном порядке должны отмечаться дата, смена и характер последнего анодного эффекта, общее их количество на данном электролизере с начала месяца, а также характер последней обработки электролизера, дата обработки торцов.

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724201221-5273.coolpic» v:shapes="_x0000_s3726 _x0000_s3727 _x0000_s3728 _x0000_s3729 _x0000_s3730 _x0000_s3731 _x0000_s3732 _x0000_s3733 _x0000_s3734 _x0000_s3735 _x0000_s3736 _x0000_s3737 _x0000_s3738 _x0000_s3739 _x0000_s3740 _x0000_s3741 _x0000_s3742 _x0000_s3743 _x0000_s3744 _x0000_s3745">На электролизерах должна быть создана и постоянно поддерживаться прочная круто падающая бортовая настыль. Образование подовой настыли не допускается, с целью профилактики образовавшийся осадок ежедневно подтягивают к борту электролизера с помощью специального скребка. Контроль за чистотой подин и состоянием настылей осу­ществляется ежедневно электролизниками на закрепленных за звеном электролизерах и не реже одного раза в неделю — сменным мастером, 2-х раз в месяц — старшим мастером. Состояние чистоты подин по каждому электролизеру проверяется и регистрируется в тех­нологическом журнале ежемесячно.

Устранение анодного эффекта.

Для устранения анодного эффекта необходимо :

— на электролизерах, питающихся способом пробивки криолитоглиноземной

корки, произвести дополнительную внеочередную обработку в объеме не менее ½ продольной стороны, обработанной перед анодным эффектом;

— если после извлечения жерди вспышка возникает вновь, в электролизер

добавляется глинозем и операция ее гашения повторяется. Для гашения анодного эффекта жердь вводится под анод кратковременно. Категорически запрещается оставлять деревянную жердь в расплаве после устранения анодного эффекта. При отсутствии жердей устранение анодного эффекта производится скребком или «шумовкой». Время ликвидации анодного эффекта — не более 2,0 минут.

Корректировка электролита.
Необходимый уровень электролита в электролизерах поддерживается загрузкой свежего, регенерированного криолита, оборотного твердого и жидкого электролита; для поддержания заданного состава могут использоваться добавки

фтористого алюминия, фтористого натрия или соды, каустического магнезита, фтористого кальция.

Свежий криолит состоит из собственно криолита и фтористого алюминия, что позволяет использовать свежий криолит как добавку для корректировки электролита. Кусковой оборотный электролит загружается вдоль продольных сторон электролизера.

Свежий криолит, фтористый алюминий, регенерированный криолит, фтористый натрий, фтористый кальций, каустический магнезит загружаются после обработки элект­ролизера по регламенту на поверхность электролита, предварительно присыпанную горячим глиноземом. Загрузка фтористого натрия целесообразна после анодного эффекта. При использовании соды она разбрасывается тонким слоем по поверхности электролита с соблюдение мер предосторожности (возможен выброс электролита в случае увлажненности соды).

Загруженные на присыпанную глиноземом корку электролита ровным слоем фторсолиукрываются затем полной дозой глинозема.Разовая загрузка фторсолей не должна превышать (40 — 90) кг. Максимальная загрузка фторсолей (120-150) кг (2 продольные стороны и торец).

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724206494-5270.coolpic» v:shapes="_x0000_s1919 _x0000_s1920 _x0000_s1921 _x0000_s1922 _x0000_s1923 _x0000_s1924 _x0000_s1925 _x0000_s1926 _x0000_s1927 _x0000_s1928 _x0000_s1929 _x0000_s1930 _x0000_s1931 _x0000_s1932 _x0000_s1933 _x0000_s1934 _x0000_s1935 _x0000_s1936 _x0000_s1937 _x0000_s1938">Выливка  металла.

Выливка металла из электролизеров производится по установленному графику.

          В особых случаях, в зависимости от состояния технологического хода электролизеров, график выливки может быть изменен старшим мастером серии.

При выливке металла попадание электролита в вакуум-ковш не допускается

Напряжение при выливке металла не должно превышать нормальное более, чем на 0,2 В. После выливки металла рабочее напряжение устанавливается такое

же, что и до выливки.
Отверстие в корке электролита для выливки металла пробивается между 2 и 3 штырями от угла анода со стороны вольтметра.

Уровень металла в электролизерах после выливки должен быть по

вертикали при ежедневном графике выливки — не менее <metricconverter productid=«28 см» w:st=«on»>28 см.

После выливки металла на электролизере проверяется положение углов анода и отсутствие перекоса анода. Соприкосновение углов анода с настылью не

допускается.

Обслуживание анода.

          Обслуживание анода включает в себя следующие операции: переключение анодных спусков с одного ряда штырей на другой, извлечение и забивка штырей, перетяжка анодной рамы, наращивание алюминиевого кожуха (обечайка), загрузка анодной массы.

Переключение анодных спусков производится при расстоянии от подошвы анода до 1-го ряда штырей (20 — 22) см. Анодные спуски переключаются в этом случае с 1-го ряда штырей на 3-й. Переключение спусков сводится к разборке, зачистке и сборке контакта «шинка — штырь». Особое внимание следует уделять зачистке и сборке, так как плохое качест­во контакта определяет дополнительные потери электроэнергии.

Неисправные анодные спуски ремонтируются и подключаются немедленно при и: обнаружении.

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724211764-5271.coolpic» v:shapes="_x0000_s1939 _x0000_s1940 _x0000_s1941 _x0000_s1942 _x0000_s1943 _x0000_s1944 _x0000_s1945 _x0000_s1946 _x0000_s1947 _x0000_s1948 _x0000_s1949 _x0000_s1950 _x0000_s1951 _x0000_s1952 _x0000_s1953 _x0000_s1954 _x0000_s1955 _x0000_s1956 _x0000_s1957 _x0000_s1958">Извлечение анодных штырей нижнего ряда осуществляется при помощи специальных машинок. Перед извлечением штырей их освобождают от нагрузки веса анода. С этой целью анод подвешивают на временные тяги. Количество временных тяг для подвески анода -10 штук.

         Извлеченные из анода штыри правятся и отправляются на чистку.

После извлечения штырей осуществляется перетяжка анодной рамы на новый горизонт до тех пор, пока серьги не будут подняты под штыри второго ряда, и временные тяп не освободятся от веса анода. После этого временные тяги

снимают. При операции перетяжки анодной рамы необходимо следить за равномерностью ее перемещения, не допуская перекосов и неравномерной
нагрузки на анодные штыри. При невозможности тщательного подбора сережек под не подошедшие под штыри сережки должны быть подложены алюминиевые прокладки необходимой толщины.

После перетяжки рамы забивают верхний ряд штырей. Штыри в анод забивают под углом не менее 5° по отношению к горизонту. Оптимальный угол забивки штырей — (5 — 11)°. Длина не забитой части штыря должна быть — (240 — 250) мм.

Наращивание алюминиевой обечайки производится через 30 — 50 дней в зависи­мости от скорости сгорания анода, а также ширины алюминиевого листа, используемого дляизготовления секций обечайки. Новую секцию устанавливают в обечайку так, чтобы шов перекрывался на (250 — 300) мм. Шов по всему

периметру анода проклёпывается алюминиевыми заклепками.

Для создания качественного тела анода загрузка анодной массы должна произво­диться равномерно, 2 раза за период между перетяжками анодной рамы, но не позднее одних суток после нее. Разовая доза не более 2 брикетов весом (1 — 1,3) т каждый.

Загрузка производится так, чтобы слой жидкой анодной массы выдерживался в пределах (45±75) см. С целью получения анодов высокого качества и избежании расслоений поверхность расплавленной массы в анодах перед загрузкой <img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724217035-5274.coolpic» v:shapes="_x0000_s1959 _x0000_s1960 _x0000_s1961 _x0000_s1962 _x0000_s1963 _x0000_s1964 _x0000_s1965 _x0000_s1966 _x0000_s1967 _x0000_s1968 _x0000_s1969 _x0000_s1970 _x0000_s1971 _x0000_s1972 _x0000_s1973 _x0000_s1974 _x0000_s1975 _x0000_s1976 _x0000_s1977 _x0000_s1978">очередных порций анодной массы тщательно очищается струей сжатого воздуха от пыли.

Корректировка жидкого слоя анодной массы производится добавками массы с большим или меньшим (по сравнению с рядовой) содержанием связующего, а при отсутствии такой массы — добавкой пека.

Добавление в анод пека допускается только в исключительных случаях с разрешения начальника цеха или заместителя начальника цеха по производству.

Неполадки в работе ванн.

Все электролизеры с расстроенным технологическим ходом отключаются от авто­матического регулирования и обрабатываются под руководством мастера

смены.
Основные нарушения технологического режима, возникающие в практике из-за неправильного обслуживания электролизеров:

— «зажатие» электролизера, т.е. замыкание части анода или непосредственно на «зеркало» металла (катод) при чрезмерном занижении межполюсного расстояния или через куски угля, скопление пены и насыщенный металлом осадок в межполюсном пространстве;

— образование «конуса» на подошве анода и отставание в сгорании углов анода; — «горячий ход» и работа «в бока», т.е. нарушение теплового равновесия электролизера;

— «холодный ход» и образование на подине под анодом осадка, настыли, «коржей»;

— «негаснущая вспышка», т.е. вспышка, возникшая из-за перенасыщения электролита глиноземом и увеличение его электросопротивления.

Если на электролизере обнаружено расстройство технологического режима, то необходимо немедленно выяснить его причины, т.е. характер технологического нарушения и принять меры по его ликвидации.

«Зажатие» электролизера, приводящее к снижению напряжения, «замиранию» анода и повышению  температуры электролита ликвидируется увеличением <img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724222309-5273.coolpic» v:shapes="_x0000_s1979 _x0000_s1980 _x0000_s1981 _x0000_s1982 _x0000_s1983 _x0000_s1984 _x0000_s1985 _x0000_s1986 _x0000_s1987 _x0000_s1988 _x0000_s1989 _x0000_s1990 _x0000_s1991 _x0000_s1992 _x0000_s1993 _x0000_s1994 _x0000_s1995 _x0000_s1996 _x0000_s1997 _x0000_s1998">междуполюсного расстояния за счет поднятия анода. Поднимать анод нужно до тех пор, пока не начнется бурление электролита вокруг анода. При этом напряжение на электролизере может повыситься до (6±7) В, а иногда и выше. По мере того как электролизер начнет улучшать ход, напряжение будет

самопроизвольно снижаться, а электролит охлаждаться. Если при снижении напряжения ухудшается бурле­ние электролита, то анод нужно снова поднять.

Необходимо снизить температуру элект­ролита. Это достигается за счет загрузки криолита на поверхность электролита и пере­плавки твердого алюминия.

Для ликвидации «зажатия», вызванного замыканием через куски угля, скопление пены и так далее, необходимо поднять анод до бурления электролита и очистить междуполюсное пространство с помощью кочерги и скребка, вскрыв для этого корку электролита в местах. где электролизер «желтит»
или при необходимости полностью. Куски корки электролита не должны попадать под анод.

Угольную пену необходимо снять, загрузку глинозема уменьшить. Напряжение постепен­но снизить до нормального.

«Конус» на подошве и отставание в сгорании углов анода образуются в результате длительного скопления угольной пены или осадка под анодом, т.е. вследствие «зажатия» электролизера или низкой электропроводности в этом месте анода.

«Конус» и отставание в сгорании углов анода приводят к «горячему ходу» электролизера.

На таком электролизере необходимо: против места образования конуса или в углах вскрытькорку, не опуская ее в электролит, возможно больше поднять анод; сбить «конус» илиотставшие углы с помощью специальных ломов, тщательно продрать подошву анодаскребками, очистить междуполюсное пространство, снять пену, засыпать уменьшеннуюпорцию глинозема на корку и постепенно снизить напряжение до нормального.

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724227582-5277.coolpic» v:shapes="_x0000_s1999 _x0000_s2000 _x0000_s2001 _x0000_s2002 _x0000_s2003 _x0000_s2004 _x0000_s2005 _x0000_s2006 _x0000_s2007 _x0000_s2008 _x0000_s2009 _x0000_s2010 _x0000_s2011 _x0000_s2012 _x0000_s2013 _x0000_s2014 _x0000_s2015 _x0000_s2016 _x0000_s2017 _x0000_s2018">Если «конус» срубить не удается, то электролизер оставляют работать на завышенном MПP при напряжении (5-6) В для сжигания «конуса» и обрабатывают его, как «горячо идущий».

«Конус» систематически продирают кочергой или скребком.В исключительных случаях, когда длительное время не удается восстановить

нормальныйтехнологический режим, с разрешения заместителя начальника цеха по производствуэлектролизер временно отключают от токовой нагрузки, поднимается анод из электролита исрубается «конус».

Работа производится под руководством старшего мастера серии.

«Горячо» работающий электролизер исключается из общего графика обработки и обрабатывается по указанию старшего мастера серии или мастера смены. «Горячий ход», как правило, следствие «зажатия» электролизера, образования «конуса» на подошве анода, отставания в сгорании углов анода, образования «коржей» и осадка на подине, а также ра­боты на завышенном напряжении из-за
неверного показания вольтметра. Порядок обработки «горячо»

идущего электролизера:

— тщательно снимают глинозем с корки электролита, полностью или частично вскрывают корку и снимают пену ;

— проверяют пространство под анодом, выявляют причину «горячего хода» и устраняют ее;

— тщательно очищают междуполюсное пространство, не допуская замешивания осадка в электролите, во избежание возникновения «негаснущей» вспышки;

— обрубают гарниссаж и места его оплавления запековывают оборотным электроли­том;

— на образовавшуюся корку дают небольшую загрузку глинозема;

— если «горячий ход» электролизера вызван наличием на подине электролизера “коржей”, то необходимо повысить уровень электролита, уменьшить до минимума загрузку глинозема, повысить криолитовое отношение электролита и удалить «коржи».

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724232859-5280.coolpic» v:shapes="_x0000_s2019 _x0000_s2020 _x0000_s2021 _x0000_s2022 _x0000_s2023 _x0000_s2024 _x0000_s2025 _x0000_s2026 _x0000_s2027 _x0000_s2028 _x0000_s2029 _x0000_s2030 _x0000_s2031 _x0000_s2032 _x0000_s2033 _x0000_s2034 _x0000_s2035 _x0000_s2036 _x0000_s2037 _x0000_s2038">Еслина «горячем» электролизере науглерожен электролит, то производят частичную или полную его замену, во избежание карбидообразования («грибов»), путем его отливки и добавки свежего порошкового криолита или заливки чистого электролита из другого электролизера.

Частоту обработок «горячего» электролизера необходимо увеличить, до минимума снизить загрузкуглинозема, если надо, увеличить или уменьшить «зеркало» металла, конт­ролировать и восстанавливать боковой гарниссаж путем запековки оборотным электролитом.

«Горячий» электролизер, как правило, обрабатывается кругом. Порядок такой обра­ботки сохраняется до тех пор, пока электролизер не даст нормальную вспышку.

«Холодный ход» электролизера возникает вследствие недостаточного прихода тепла илинедостаточного перегрева электролита по сравнению с температурой его крис­таллизации, в связи с изменением состава электролита.
На «холодно» идущем электролизере следует на (0,1в — 0,2в) В поднять напряжение, уменьшить частоту обработки, тщательно отгребать глинозем с корки электролита при об­работке. Снизить постепенно уровень металла и повысить криолитовое отношение к уста­новленному инструкцией. Увеличить

загрузку глинозема на корку электролита с целью утепления электролизера. Если на подине большой осадок и настыль, следует после разо­грева электролизера осторожно очистить от них подину, избегая замешивания осадка в электролите.

Порядок ликвидации «негаснущей» вспышки:

— снятьс корки электролита глинозем, возможно выше поднять анод, вскрыть

и снять корку с обеих сторон электролизера, при «кислом» электролите добавить фтористыйнатрий или соду для увеличения криолитового отношения электролита;

— охлаждать иосвежать электролит путем непрерывной подсыпки свежего криолитаравномерно вокруг анода;

— места с сильным движением расплава у борта электролизера закладывать крупнымикусками оборотного электролита;

— отливать перенасыщенный глиноземом электролит;

— для охлаждения электролизера использовать также оборотный электролит,

 хорошопросеянную угольную пену и твердый металл;

— гашение «негаснущей» вспышки обычным методом запрещается;

— при ликвидации «негаснущей» вспышки необходимо все работы выполнять быстро, действовать исходя из конкретно сложившейся обстановки по указанию мастера смены или старшего мастера серии.

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724238139-5270.coolpic» v:shapes="_x0000_s3486 _x0000_s3487 _x0000_s3488 _x0000_s3489 _x0000_s3490 _x0000_s3491 _x0000_s3492 _x0000_s3493 _x0000_s3494 _x0000_s3495 _x0000_s3496 _x0000_s3497 _x0000_s3498 _x0000_s3499 _x0000_s3500 _x0000_s3501 _x0000_s3502 _x0000_s3503 _x0000_s3504 _x0000_s3505">В случае, если указанным порядком вспышку не удается погасить, и на электролизере соз­дается аварийное положение, в виде исключения, мастер смены с разрешения диспетчера завода и старшего мастера на (5-10) минут может отключить серию от токовой нагрузки Для ликвидации «негаснущей» вспышки.

После ликвидации вспышки напряжение постоянно, с учетом хода электролизера, снижа­ется до нормального, и устанавливается нормальный режим
обработки. При необходимос­ти в электролизере плавится металл. После установления нормального режима на электро­лизере, как правило, чистится подина.

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724243409-5273.coolpic» v:shapes="_x0000_s3746 _x0000_s3747 _x0000_s3748 _x0000_s3749 _x0000_s3750 _x0000_s3751 _x0000_s3752 _x0000_s3753 _x0000_s3754 _x0000_s3755 _x0000_s3756 _x0000_s3757 _x0000_s3758 _x0000_s3759 _x0000_s3760 _x0000_s3761 _x0000_s3762 _x0000_s3763 _x0000_s3764 _x0000_s3765">Прорыв металла и электролита на электролизере.

Признаки нарушения:

Быстрое падение уровня, повышение напряжения до вспышечного, оголение погруженной части анода, появление дыма и газов из-под рифления и вокруг ванны.

Причины, вызывающие нарушения – не однократный горячий ход электролизера. Работа ванны «в бока». Изношенное состоя­ние футеровки или подины.

Способы ликвидации нарушения:

Быстро прорубить корку над местом вытекания расплава и забить дырку либо оборотным кусковым электролитом с добавкой окиси магния, либо глиноземом или магнезитом. Если авария носит серьезный характер, электролит и металл очень быстро уходит из ванны, опустить анод до замыкания с металлом или подиной, чтобы не разорвать цепь серии. За­щитить катодную ошиновку от расплавления. Если опускание анода не поспевает за убылью металла и электрол-

та, необходимо отключить серию.

 Серию подключить снова, когда анод будет поставлен на подину или металл. Место прорыва забить подовой массой, затем в ванну залить электролит, анод поднять до нормального напряжения.

Прорыв жидкой анодной массы из анода.

Признаки нарушения:

Вытекания жидкой анодной массы на поверхности корки электролита, попадание ее в электролит, протекание через борт ванны на рефленки, в шинные каналы и на асфальтовое покрытие пола.

Причины, вызывающие нарушения:

Неосторожная забивка анодного штыря, забивка анодных штырей, подлежащих отбраков­ке, некачественная подготовка алюминиевой обечайки,
разрыв обечайки при перетяжке рамы, отслоение обечайки от конуса спекания при перетяжке анодной рамы.

Способы ликвидации нарушения:

Забивка места вытекания массы «кляпом» из бумаги или ткани, перекапывание поверхнос­ти анода напротивместа вытекания, недопущение попадания массы на оголенную поверх­ность электролита, подсыпка глиноземом

рефленок и асфальтового пола для предотвращения прочного прилипания массы к их поверхности при остывании. При ликвидации прорыва тщательная очистка корки и электролита от попавшей анодной массы, постоянное наблюдение за местом ухода массы.

В алюминиевых электролизерах допускается переплавка твердого

алюминия в виде бракованных и недолитых чушек, обрезков слитков, заготовок и отходов производства катанки, проката, прессованной стружки и фольги, сплавов и <img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724248682-5274.coolpic» v:shapes="_x0000_s2079 _x0000_s2080 _x0000_s2081 _x0000_s2082 _x0000_s2083 _x0000_s2084 _x0000_s2085 _x0000_s2086 _x0000_s2087 _x0000_s2088 _x0000_s2089 _x0000_s2090 _x0000_s2091 _x0000_s2092 _x0000_s2093 _x0000_s2094 _x0000_s2095 _x0000_s2096 _x0000_s2097 _x0000_s2098">съемов из ковшей и миксе­ров, проливов, шлаков из литейного отделения, а

также «пушонки» и «козлов». Переплавка других видов твердого алюминия, в частности бракованных изделий, имеющих полости и каналы, не разрешается.

Материалы перед загрузкой в электролизер должны быть хорошо просушены и про­греты на борту электролизера или на корке электролита не менее 6 часов; «козлы» перед опусканием в расплав должны быть прогреты на борту электролизера или на корке электролита не менее 12 часов; «пушонки» в начале подсушивается тонким слоем на перекрытии шинных каналов в течение суток, а затем прогревается на корке электролита не менее 16 часов.

 В  послепусковой период работы электролизеров запрещается плавить «козлы» и«пущонку».

Переплавка твердого алюминия в электролизерах производится в следующих случаях:

— в послепусковой период работы электролизеров при снижении рабочего напряжения. Для ускорения вывода электролизеров на сортность переплавляемый твердый металл должен быть не ниже марки А5;
— на нормально работающих ваннах для восполнения металла, отобранного для за­ливки в пусковые электролизеры;

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724253956-5276.coolpic» v:shapes="_x0000_s3806 _x0000_s3807 _x0000_s3808 _x0000_s3809 _x0000_s3810 _x0000_s3811 _x0000_s3812 _x0000_s3813 _x0000_s3814 _x0000_s3815 _x0000_s3816 _x0000_s3817 _x0000_s3818 _x0000_s3819 _x0000_s3820 _x0000_s3821 _x0000_s3822 _x0000_s3823 _x0000_s3824 _x0000_s3825"> — при обслуживании электролизеров с нарушенным технологическим режимом («за­жатие» электролизера, «горячий» ход, негаснущая «вспышка») для охлаждения электролизера и снижения температуры электролита.    продолжение
--PAGE_BREAK--
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724259232-5228.coolpic» v:shapes="_x0000_s2139 _x0000_s2140 _x0000_s2141 _x0000_s2142 _x0000_s2143 _x0000_s2144 _x0000_s2145 _x0000_s2146 _x0000_s2147 _x0000_s2148 _x0000_s2149 _x0000_s2150 _x0000_s2151 _x0000_s2152 _x0000_s2153 _x0000_s2154 _x0000_s2155 _x0000_s2156 _x0000_s2157 _x0000_s2158">2.1Конструктивный расчет

Конструктивный расчет выполняется для определения размеров

конструктивных элементов ванн, для этого необходимы следующие показатели: сила тока на ванне, анодная плотность тока. Анодную плотность тока принимаем 0,76А/см2, I=80 000 кА

2.1.1На основании этих данных определяем размеры анода.

Sа= I/dа= -А/А*см2

где:

I– сила тока, А

dа– плотность тока, А/см2

Sа= 80000/0,76 = 105263 см2

Ва – ширина анодного массива принимаем 210-250 см, тогда длина анодного массива будет:

Lа= Sа/Ва = 105263/240 = 438 см

Высота анода На = hт+hж= (115-120)+(35-50) = 120+50 =170 см

2.1.2Определяем внутренние размеры шахты ванны.

Внутренние размеры шахты ванны определяются исходя из размеров анодного массива и расстояния до боковой футеровки, которое составляет: по продольной стороне 55см, а по торцевой 50см.

Ширина шахты – Вш

Вш = Ва + 2 · 55 = 240 + 110 = 350 см = 3500 мм            

Длина шахты – Lш

Lш= Lа+ 2 · 50 = 438 + 100 = 538 см = 5380 мм          

Глубина шахты – Нш

Нш = hме+ hэл+hк= 32 + 16 + 10 =58 см

hк=8-10 см                    

2.1.3Конструкция подины.

Число блоков. В настоящее время длина катодных блоков l= 600 – 2200мм, шириной b= 550 мм, высотой h= 400 мм.
Число блоков в ряду:

l= Lш/вб+4 = 538/55+4 = 538/59 = 9 шт

Определяем расстояние между катодными и боковыми блоками в торцах шахты:

l= Lш-(вб*nб+(nб-1)*4)/2 = 538-(55*9+(9-1)*4)/2 = 5,5 см

2.1.4 Определяем внутренние размеры катодного кожуха.

Lкож= Lш+2*(200+hтепл) =

Вкож = Вш+2*(200+hтепл) =

Lкож= 5380+2*(200+35) = 5850 мм

Вкож = 3500+2*(200+35) = 3970 мм

Нn= Нш+Нб+30+(5*65)+50

где:

Нш – шахта

Нб – блок

30 – угольная засыпка

(5*65) – пять рядов кирпичей

50 – шамотная засыпка

Нn= 580+400+30+(5*65)+50 = 1385 мм
<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724264460-5213.coolpic» v:shapes="_x0000_s2681 _x0000_s2682 _x0000_s2683 _x0000_s2684 _x0000_s2685 _x0000_s2686 _x0000_s2687 _x0000_s2688 _x0000_s2689 _x0000_s2690 _x0000_s2691 _x0000_s2692 _x0000_s2693 _x0000_s2694 _x0000_s2695 _x0000_s2696 _x0000_s2697 _x0000_s2698 _x0000_s2699 _x0000_s2700">




2.<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724269673-5217.coolpic» v:shapes="_x0000_s2179 _x0000_s2180 _x0000_s2181 _x0000_s2182 _x0000_s2183 _x0000_s2184 _x0000_s2185 _x0000_s2186 _x0000_s2187 _x0000_s2188 _x0000_s2189 _x0000_s2190 _x0000_s2191 _x0000_s2192 _x0000_s2193 _x0000_s2194 _x0000_s2195 _x0000_s2196 _x0000_s2197 _x0000_s2198">2 Материальный расчет

Проводится для определения производительности электролизера и расхода сырья на производство алюминия. Исходными данными является сила тока, выход по току и расходные нормы по сырьевым материалам и анодной массе.

Расходные нормы:

1.        AI2O3-                1,929 т              

2.        Анодная масса -0,496 т

3.        Фторсоли -         0,021 т

4.        Криолит -           0,031 т

5.        Выход по току — 90%

2.2.1Приходная часть

Производительность электролизера определяется по формуле                                      

Рм = I*c*η*10-3

где:

I– сила тока, А;

с – электрохимический эквивалент, равный 0,3354 г/А-ч

η – выход по току доли единицы

Рм = 80000*0,3354*0,9*10-3 = 24,1 кг/г

Определяем приход материалов в ванну

Р AI2O3= Р AI* Рг = 24,1 * 1,929 = 46,489 кг

РАНОД = Р AI* Ра = 24,1 * 0,496 = 11,953 кг

РФТОР = Р AI* РФ = 24,1 · 0,052 = 1,25 кг

Ра, Рг, Рф – расход глинозема, анодной массы, фтористых солей в кг/кг алюминия.

В процессе работы в электролизере нарабатывается Al, выделяются анодные газы сгорает анод и расходуются фториды.

2.2.2Расход материалов. Алюминий. Количество полученного алюминия определяется производительностью электролизера РAlкг/ч.

Анодные газы количество СО и СО2 в моль/г определяется из уравнений.

МCO= NCO/2-NCO* РAl/18 = 0,2/2-0,2* 24,1/18 = 0,149 моль/г

МCO2= NCO2/1+NCO2* РAl/18 = 0,8/1+0,8* 24,1/18 = 0,595 моль/г.
где:

NCOи NCO2– мольные доли СО СО2 в анодных газах соответственно

NCO= 0,4 и NCO2= 0,6.

Весовое количество СО и СО2

РСО = МСО * 28

РСО = 0,149 * 28 = 4,172 кг

РСО2 = МСО2 * 44

РСО2 = 0.595 * 44 = 26,18 кг

где:

28 и 44 – молекулярные массы СО и СО2

Потери глинозема в виде пыли и механические потери принимаются как разность между приходом глинозема в электролизере Рт и теоретическим расходом глинозема РAl2O3(теор.).

ΔРAl2O3= РAl2O3-РAl2O3(теор.) = 46,489-45,549 = 0,94 кг

РAl2O3(теор.) = 1,89-РAl2O3= 1,89-24,1 = 45,549

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724274890-5216.coolpic» v:shapes="_x0000_s3526 _x0000_s3527 _x0000_s3528 _x0000_s3529 _x0000_s3530 _x0000_s3531 _x0000_s3532 _x0000_s3533 _x0000_s3534 _x0000_s3535 _x0000_s3536 _x0000_s3537 _x0000_s3538 _x0000_s3539 _x0000_s3540 _x0000_s3541 _x0000_s3542 _x0000_s3543 _x0000_s3544 _x0000_s3545">


Потери фторсолей принимаются равными приходу фторсолей 7,977 кг. Потери углерода, определяются как разность между приходом Ра и количеством израсходованного с газами углерода Рс

Рс = Ра-Ра = 11,953-8,928 = 3,025

Ро = (Мсо+Мсо2)*12 = (0,149+0,595)*12 = 8,928
Таблица.6 Материального баланса

Приход

Кг/г

%

Расход

Кг/г

%

Глинозем

46,489



Алюминий

24,1



Фторсоли

1,25



Анодные газы

СО СО2

4,172

26,18



Анодная масса

(обожженные аноды)

11,953



Потери Al2O3,

фторсолей,

 анодной массы (обожженные аноды)

0,94

1,25

3,025





Итого

59,692

100%

Итого

59,667

100%



2.<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724280106-5220.coolpic» v:shapes="_x0000_s2219 _x0000_s2220 _x0000_s2221 _x0000_s2222 _x0000_s2223 _x0000_s2224 _x0000_s2225 _x0000_s2226 _x0000_s2227 _x0000_s2228 _x0000_s2229 _x0000_s2230 _x0000_s2231 _x0000_s2232 _x0000_s2233 _x0000_s2234 _x0000_s2235 _x0000_s2236 _x0000_s2237 _x0000_s2238">3 Электрический расчет

Цель: определение конструктивных размеров ошиновки, определение падения напряжения на всех участках цепи, составление баланса напряжений. Определение рабочего греющего и среднего напряжения. Определение выхода по энергии и удельного расхода по электроэнергии.

dAl= 0,415 А/мм2                      dFe= 0,18 А/мм2                    dCu= 0,7 А/мм2

             41,5А/см2                                  18 А/см2                                70 А/см2

2.3.1Определяем падение напряжения в анодном устройстве.

2.3.1.1Падение напряжения в стояках.

ΔUст= I*Rt*a/Sобщ

где:

I– сила тока, А

Rt– удельное сопротивление проводника, Ом·см

а – длина участка шинопровода, см

Sобщ – общее сечение проводника, см2

Sэк–экономически выгодное площадь сечение проводника, см2

Сечение стояка:

Sэк= I/dAl= 80000/41,5 = 1927,71 см2

nШ– число алюминиевых шин, шт
nш= Sэк/Sпр= 1927,71/258 = 7,47 ≈ 7

где:

Sпр–  сечение одной шины, см2

Sобщ– общее сечение стояка, см2

Sпр= 43*6 = 258

Sобщ= nШ· SПР

SОб= 7 · (43 · 6)  = 1806 см2

а = 265 см

RtAI– удельное сопротивление алюминиевых шин определяется по формуле

RtAI=2,8 (1 + 0,0038·t)·10-6= 2,8*(1+0,0038)*10-6 = 3,44*10-6 Ом*см

где:

t— стояка 60 ° С

ΔUст= (80000*3,44*10-6*265)/1806 = 0,04 В

                        

2.<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724285326-5225.coolpic» v:shapes="_x0000_s2239 _x0000_s2240 _x0000_s2241 _x0000_s2242 _x0000_s2243 _x0000_s2244 _x0000_s2245 _x0000_s2246 _x0000_s2247 _x0000_s2248 _x0000_s2249 _x0000_s2250 _x0000_s2251 _x0000_s2252 _x0000_s2253 _x0000_s2254 _x0000_s2255 _x0000_s2256 _x0000_s2257 _x0000_s2258">3.1.2Определяем падение напряжения в анодных шинах.

ΔU= I*Rt*a/Sобщ

Sобщ= 43*6*7 = 1806

Sобщ– сечение анодных шип равно сечению стояка

RtAl= 2,8 (1 + 0,0038·t)·10-6= 2,8*(1+0,0038*80)*10-6 = 3,65*10-6 Ом*см

Длина анодных шин принимается равная длине кожуха + 100 см

Lа.ш.= Lкож+ 100см = 5850+ 100 = 5950 мм = 595 см

Падение напряжения в анодных шинах

ΔUа.ш. = (I*3,65*10-6*Lа.ш.)/Sобщ= (80000*3,65*10-6*595)/1806 = 0,096 В

Определяем количество рабочих штырей

nшт=2*(P-8*24)/35 =                                                                                   

где:

2 – количество рабочих рядов, шт

Р – периметр анода

35- расстояние между штырями
 

Р = 2*(Ва+Lа) = 2*(240+438) = 1356 см

nшт= 2*(1356+8*24)/35 = 67 шт                                                       

Среднее сечение 1-го штыря

Sшт= I/dFe*nшт= 80000/18*67 = 66,3 см2

Д = Sшт*4/π = 66,3*4/3,14 = 9,19 см

Длинна штырей составляет 105 см

2.3.1.3Определяем падение напряжения в анодных спусках.

Удельное сопротивление анодных спусков при t= 120 °С

RtCu= 1,82 ·(1 + 0,004·120)·10-6= 2,7 · 10-6Ом·см

Сечение анодных спусков

Sанод.спу. = I/dCu= 80000/70 = 1142,86 см2

Lанод. спу.= 210 см                               

При длине анодных спусков 210 см определяем падение напряжения.

ΔUанод. спу.= (80000*2,7*10-6*210)/1142,86 = 0,039 В

Определяем количество медных шинок приходящихся на 1 штырь, если сечение одной шинки 1см2

nшинок = Sа.сп./1*nшт= 1142,86/1*67 = 17 шинок

<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724290551-5226.coolpic» v:shapes="_x0000_s2621 _x0000_s2622 _x0000_s2623 _x0000_s2624 _x0000_s2625 _x0000_s2626 _x0000_s2627 _x0000_s2628 _x0000_s2629 _x0000_s2630 _x0000_s2631 _x0000_s2632 _x0000_s2633 _x0000_s2634 _x0000_s2635 _x0000_s2636 _x0000_s2637 _x0000_s2638 _x0000_s2639 _x0000_s2640">2.3.1.4Определяем падение напряжения в самообжигающемся аноде.

Определяется по формуле

ΔUа= (146*Ва+7,3*Sа/к)*(180*5,47*lср+0,08*lср2)*Rt*dа*10-3/D

Где:

ВА – ширина анода, см = 240

SА– площадь анода, см2

К- количество токоведущих штырей, (шт)

lСР– среднее расстояние от токоведущих штырей до подошвы анода – (35см)

ρt– удельное электро сопротивление анода (0,007 Ом·см)

dА– анодная плотность тока – А/см2

D– длина забитой части штыря –(105-26 = 79см)

ΔUа= (146*240+7,3*105263/67)*(180*5,47*35+0,08*1225)*

*0,007*0,76*10-3/79 = 0,108 В
<img width=«696» height=«1060» src=«ref-2_1724295777-5226.coolpic» v:shapes="_x0000_s3626 _x0000_s3627 _x0000_s3628 _x0000_s3629 _x0000_s3630 _x0000_s3631 _x0000_s3632 _x0000_s3633 _x0000_s3634 _x0000_s3635 _x0000_s3636 _x0000_s3637 _x0000_s3638 _x0000_s3639 _x0000_s3640 _x0000_s3641 _x0000_s3642 _x0000_s3643 _x0000_s3644 _x0000_s3645">2.3.1.5Определяем падение напряжения в контактах анодного узла.

Принимается по практическим данным:

1)     Анодная шина – анодный стояк

2)     Анодный стояк – катодная шина

3)     Анодная шина – анодный спуск

Принимаем по 0,005 в на каждом участке, тогда

ΔUконт= 0,005*3+0,007 = 0,015 В

В контакте шинка – штырь 0,007 В, тогда общее падение напряжения в контактах составляет

ΔUш-ш  = 0,007 В
    продолжение
--PAGE_BREAK--