Влияние повышения силы тока на энерготехнологические показатели алюминиевых электролизеров с верхним токоподводом

• Автор: Кужель, Вячеслав Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Б.м.
• Количество страниц: 190 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ПУТИ УЛУЧШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ С ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ .

1.1. Конструкции электролизеров. Технология электролиза

1.2. Показатели электролиза и пути их улучшения

1.3. Постановка задачи и программа исследований

ГЛАВА 2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ

Ц1 ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ СОДЕРБЕРГА ПРИ ПОВЫШЕНИИ СИЛЫ ТОКА

2.1. Постановка задачи. Математическая модель

2.2. Методика численного решения.

2.3. Результаты численных экспериментов по прогнозированию энерготехнологических показателей электролизеров. Сопоставление результатов расчетов с экспериментальными данными
2.4. Оценка предельных значений по увеличению силы тока
2.5. Выводы
Р ГЛАВА 3. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ СОДЕРБЕРГА ПРИ ПОВЫШЕННОЙ
ТОКОВОЙ НАГРУЗКЕ.
3.1. Конструктивные особенности исследуемых электролизеров.
3.2. Пусковые характеристики опытных электролизеров
3.3. Послепусковой период и период нормальной эксплуатации.
3.3.1. Технологические параметры.
3.3.2. Тепловое состояние и энергетические показатели электролизеров
3.4. Выводы по результатам промышленных исследований опытных электролизеров.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО УВЕЛИЧЕНИЮ СРОКА СЛУЖБЫ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ СОДЕРБЕРГА ПРИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ПОВЫШЕННОЙ ТОКОВОЙ НАГРУЗКЕ ПО
4.1. Мероприятия по изменению технологических параметров эксплуатации при сезонном изменении температуры окружающего воздуха.
4.2. Модернизация конструкций электролизеров.
4.3. Выводы.
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


К первому классу относят следующие нарушения: горячий и холодный ход, глиноземистые осадки на подине ванны, неровности на подошве анодного массива, «зажатие» ванны, науглероженность электролита, волнение металла, забивка пространства борт-анод, работа в борта или торец ванны. К тяжелым расстройствам технологии электролиза относят прорывы расплава из ванны, карбидообразование, коржи на подине, развитые конусы на подошве анода, всплытие металла над электролитом, “негаснущий” анодный эффект. Часто к этим расстройствам относят и горячий ход ванны при температуре электролита свыше °С, которым сопровождается большинство расстройств технологии электролиза. Начальной стадией технологических нарушений является режим работы ванны, при котором численные значения одного или нескольких режимных параметров электролизера выходят за пределы их оптимальных значений. Режимные параметры можно разделить на две группы. К первой отнесены параметры, которые в условиях нормальной работы ванны слабо зависят от изменения других параметров процесса. Это рабочее напряжение, уровни металла и электролита, концентрации компонентов в электролите. ФРП, МПР, состояние подошвы анода и подины ванны. Для электролизеров Содерберга, как отмечают авторы [8], роль первого члена оценивается намного больше. С* - “эффективная” (суммарная) концентрация растворенного алюминия, мае. Г = Св/С*; Св - индивидуальная концентрация растворенного алюминия, мае. I - сила тока, кА; р - динамическая вязкость, Па-с; Ъ? Выполненный в работе [9] анализ влияния на г|т , например, переменных процессов, выделенных в [7], показывает следующее. Уменьшение КО и увеличение содержания в электролите СаР2 повышает выход по току. Снижение температуры электролита приводит к росту величины г|т. О влиянии температуры электролита на величину Г)т указывают и другие авторы. С. По данным работы [], повышение температуры расплава на °С выше оптимальной снижает выход по току на 2 -3 % вследствие ускорения реакции растворения и перехода растворенного алюминия в электролит. Одновременно при этом увеличивается интенсивность циркуляции электролита, которая приводит к тому, что растворенный алюминий (ионы А+) быстрее уносится к аноду и к поверхности электролита. Все это увеличивает потери алюминия и, следовательно, снижает выход по току при повышении температуры. Очень важным является и то, как отмечается в [9], до какой минимальной температуры можно опускаться при электролизе. Например, закисление электролита может привести к снижению температуры, но требуется внимательно следить за перегревом. Большие перегревы над температурой ликвидуса (> °С) вызывают плавление настыли и снижение выхода по току. При малых перегревах (< 5°С) появляется опасность образования коржей. Неоднозначно оценивается влияние на выход по току концентрации глинозема. Большинство исследователей считают, что рост концентрации глинозема увеличивает выход по току. Однако некоторые полагают, что уменьшение концентрации глинозема приводит к росту пузырей и к снижению их поверхности и потоку СО2 внутрь расплава. Оптимальной признается концентрация глинозема около 2,5 %. Касательно влияния на выход по току МПР считают, что существует некоторая критическая величина МПР, ниже которой выход по току резко падает, а ванна теряет устойчивость. Величина этго расстояния различна для разных ванн (от до мм). В работе [9] также отмечается, что из конструктивных характеристик ванн важным параметром является катодная плотность тока. А/см2 она практически не изменяется. Факторы, влияющие на выход по току, исследовали авторы работы []. На промышленных ваннах компании “Алкоа” (США) определяли выход по току с использованием методики кулонометрии с контролируемым потенциалом с растворением серебра, описанной в работе []. Исследования проводили на 6 сериях, работающих около лет. Каждая серия содержала более 0 ванн с предварительно обожженными анодами и автоматической подачей глинозема точечного типа. Ванны работали при плотности тока 1 А/см2 и силе тока 5 кА. В ходе исследований контролировали напряжение, подачу А^Оз , расход А1Р3 , температуру, уровни металла и электролита и др. ВТ?