Оптимизация состава обожженного анода для электролитического получения алюминия

• Автор: Савина, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 117 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Зависимость расхода обожженных анодов от состава

и применение пекового кокса в обожженных анодах

1.1. Взаимосвязь между расходом анодов, стабильностью заданной

рецептуры и необходимостью ее корректировки

1.2. Оценка возможности использования пекового кокса

в обожженных анодах.

Выводы

Глава 2. Разработка способа оптимизации состава анодов

и сравнительная оценка применения пекового кокса в обожженных анодах

2.1. Зависимость расхода анодов от общей разрушаемости в СОг,
механизм оптимизации состава анодов.
2.2. Сравнительные исследования физикохимических свойств
и структурных характеристик пековых и нефтяных коксов
2.3. Оценка прессовых характеристик и макроструктуры пековых
и нефтяных коксов.
2.4. Влияние действительной плотности на свойства анодов
при постоянном составе связующей матрицы
2.5. Повышение химической стойкости лабораторных анодов
на основе пекового кокса за счет оптимизации состава связующей матрицы.
2.6 Установление оптимального состава связующей матрицы
и разработка требований к обожженным анодам на основе
пековых коксов
Выводы
Глава 3. Оптимизация состава промышленных обожженных анодов
Новочеркасского электродного завода.
3.1. Результаты лабораторного тестирования и испытаний опытных
и опытнопромышленных анодов НЭЗа при электролизе.
3.2. Изготовление при разном давлении прессования лабораторных
анодов аналогов промышленным
3.3. Вибронасыпная плотность коксовой шихты в зависимости
от содержания отсева и пыли, свойства обожженных образцов
3.4. Оптимизация состава анодов НЭЗа.
3.5. Установление оптимального состава анодов НЭЗа.
Выводы
Глава 4. Промышленные испытания обожженных анодов с различным
составом, расчет расхода обожженных анодов
и экономического эффекта в зависимости от состава
4.1. Определение производителя анодов.
4.2. Характеристики и влияние анодов фирмы Орион
на показатели электролитического получения алюминия
4.3. Характеристики и влияние на процесс электролитического получения алюминия анодов фирмы Орион
с оптимальным составом.
4.4. Сравнительный расчет расхода обожженных анодов при электролитическом получении алюминия в зависимости
от состава связующей матрицы, экономический эффект.
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы


Установлена зависимость общей разрушаемости в токе С, характеризующей расход анодов, от толщины прослойки связующего между частицами наполнителя. Получена закономерность влияния оптимальной толщины прослойки связующего между частицами тонкой фракции наполнителя обожженных анодов на снижение их расхода при элекгролитическом получении алюминия. Теоретически обоснована целесообразность применения пекового кокса в качестве наполнителя обожженных анодов. Научно обоснован подход к разработке рецептуры обожженных анодов, основанный на первоначальном получении максимальной вибронасыпной плотности сухой коксовой шихты без добавления пыли и последующей оптимизации состава связующей матрицы. Практическая значимость. Разработаны критерии подготовки пекового кокса для его использования в обожженных анодах. Предложены технические требования к обожженным анодам с использованием пекового кокса в качестве наполнителя. Рекомендована оптимальная толщина прослойки связующего между частицами наполнителя - для пекового кокса ксвм' = 0,0 (кг/м2), для нефтяного кокса Ксвм = 0,0 (кг/м2), обеспечивающая минимальный расход анодов при электролитическом получении алюминия. Предложена методика разработки рецептуры шихты для получения обожженного анода с его низким расходом при электролизе криолит-глиноземпых расплавов. Достоверность полученных результатов. Оценка физико-химических свойств коксов, пеков и ОА, дополнительных показателей качества исходного сырья и анодов на их основе произведена на прошедшем метрологическую поверку лабораторном оборудовании аккредитованных лабораторий ОАО «СибВАМИ» (лабораторий производства анодной массы и физико-химических методов исследований) и ОАО «ИркАЗ-СУАЛ» (центральная заводская лаборатория). Анализ и обработка полученных закономерностей проводились с помощью аналитических и графических методов программы Microsoft Excel. Достоверность полученных результатов подтверждена использованием статистического и корреляционного методов анализа, сходимостью расчетного расхода анодов с практическими результатами. ОА при электролитическом получении А1 и экономической эффективности от использования анодов с оптимальным составом связующей матрицы. Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на II, III, IV региональных, Всероссийских научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов алюминиевой промышленности (Иркутск, -, ), на IV международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология» (Москва, ), на II международной научно-практической конференции «Металлургия легких металлов. Проблемы и перспективы» (Москва, ), на научно-практической конференции «Перспективы развития технологии, экологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических производств» (Иркутск, ), на кафедре металлургии цветных металлов ИрГГУ. Публикации. По материалам диссертации опубликовано печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 6 источников и двух приложений. Общий объем диссертации: 3 страниц машинописного текста, включая рисунков и таблиц. Глава 1. Электролитическое получение алюминия основано на разложении глинозема в слое расплавленного электролита, находящегося между угольным анодом и расплавленным алюминием при прохождении постоянного электрического тока. В процессе разложения ионы алюминия восстанавливаются до металла, накапливающегося на подине, а ионы кислорода взаимодействуют с углеродом анода, приводя к образованию углекислого газа. Процесс назван именем двух ученых Эру и Холла и выражается реакцией (1. А+ЗС = 4А1-гЗС (1. Существует два основных типа анодов (обожженные и самообжигающиеся), используемых в промышленных электролизерах. В анодах обоих типов применяются нефтяной или пековый коксы, частицы которых связываются каменноугольным пеком - связующим. Смешенные частицы спекаются до монолитного электрода и для обоих типов анодов подвергаются одинаковым реакциям в электролизере.