Автоматизированная система мониторинга и управления процессом производства алюминия в электролизерах с обожженными анодами

• Автор: Бойков, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ И СПОСОБОВ КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ
1.1 Особенности физико-химических процессов электролитического получения алюминия
1.2 Технологический контроль нормальной работы электролизеров с обожженными анодами
1.2.1 Контроль температуры электролита
1.2.2 Контроль состава электролита
1.2.3 Требования к состоянию поверхности расплава во время замены анодов
1.2.4 Проблема образования шлака при выливке металла
1.2.5 Визуальные и ручные методы контроля
1.3 Анализ современных АСУТП электролиза алюминия
1.4 Выводы по Главе
ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Выбор и обоснование метода исследования
2.1.1 Характеристики видимого диапазона электромагнитного спектра
2.1.2 Структура автоматической системы на базе ОНК
2.2 Программа экспериментальных исследований
2.2.1 Лабораторная установка для изучения оптического спектра расплава
2.2.2 Методика для определения зависимости оптического спектра расплава от криолитового отношения
2.2.3 Методика для определения зависимости оптического спектра расплава от его химического состава

2.2.4 Методика определения влияния температуры ведения процесса на спектр расплава
2.2.5 Методика определения степени зашлакованное поверхности расплава по яркостным характеристикам спектра
2.3 Обработка экспериментальных данных. Определение статистических зависимостей
2.3.1 Метод наименьших квадратов
2.3.2 Корреляционный анализ
2.3.3 Регрессионный анализ
2.4 Выводы по Главе
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ОПТИЧЕСКОГО СПЕКТРА КРИОЛИТОГЛИНОЗЕМНОГО РАСПЛАВА
3.1 Измерение компонентов спектра электролита
3.2 Изучение влияния криолитового отношения электролита на оптический спектр
3.3 Изменение компонентов спектра расплава от состава электролита
3.4 Изучение влияния температуры процесса на оптический спектр электролита
3.5 Программный модуль для расчета криолитового отношения по данным оптического спектра расплава
3.6 Экономическая эффективность предлагаемого решения
3.7 Выводы по Главе
ГЛАВА 4 РАСШИРЕНИЕ ФУНКЦИЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ПРИ ОПТИЧЕСКОМ НЕРАЗРУШАЮЩЕМ КОНТРОЛЕ
4.1 Определение степени зашлакованное поверхности расплава по светлоте
4.2 Определение степени зашлакованное поверхности расплава по яркости
4.3 Определение степени зашлакованное поверхности расплава и металла
4.4 Программный модуль для определения степени зашлакованности поверхности расплава

4.5 Экономическая эффективность внедрения расширенного функционирования
систем управления
4.5.1 Применение разработанного решения при замене анода.
4.5.2 Применение разработанного решения в литейном производстве
4.6 Выводы по Г лаве
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

температуры показана на рисунке За. На графике рисунка 36 показана зависимость потери энергии от толщины шлака [38].

bUb 7 It !(}{.
Рисунок 3 - Зависимость окисления алюминия от температуры (а) и зависимость потребления энергии на прогрев алюминия от толщины шлака (б)
При этом по статистике на алюминиевых заводах литейные ковши выстаивают перед заливкой от 60 до 90 минут, что приводит к угару металла (снижению выхода годного металла) с его открытой поверхности при взаимодействии с частицами шлака.
По данным компании «Aluminium Smelters Associates» (США) и «Hoesch Metallurgie GmbH» (Германия) [39] снижение концентрации натрия ещё на этапе транспортных ковшей с 50 до 5 ppm, обеспечит снижение на 20-23 % шлакообразования в литейном корпусе, а потери металла уменьшатся с 0,250 до 0,135 % от общего объёма производства металла, т.е. почти в 2 раза. Снижение потерь металла (угар) объясняется главным образом удалением щелочных металлов как катализаторов циклических окислительных процессов.
4Na + О, = 2Na,0 (13)
3Na,0 + 2А1 = А1:0, + 6Na (14)

/-•t Ч /п/ 1! 14 1//
lanuijHi і/ока. иг