Повышение эффективности электролитического получения алюминия на основе мониторинга перегрева электролита : На примере Братского алюминиевого завода

• Автор: Ножко, Семен Игоревич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЕЙ НА ОСНОВЕ МОНИТОРИНГА ПЕРЕГРЕВА ЭЛЕКТРОЛИТА

1.1. Краткая характеристика алюминиевой промышленности России

1.2. Особенности технологии электролиза алюминия

на ОАО Братский алюминиевый завод.

1.2.1. Опыт использования фторированного глинозема

в электролизном производстве

1.3. Существующие системы мониторинга перегрева электролита.

1.3.1. Перегрев электролита, его влияние на тепловой баланс

и показатели работы электролизера.

1.3.2. Влияние химического состава электролита на
температуру его плавления.
1.3.2.1. Влияние концентрации глинозема на температуру
плавления электролита
1.3.2.2. Влияние фторида алюминия на температуру
плавления электролита
1.3.2.3. Влияние фторида магния на температуру
плавления электролита
1.3.2.4. Влияние фторида кальция на температуру
плавления электролита
1.3.2.5. Влияние фторида лития на температуру
плавления криолитовых расплавов
1.3.2.6. Эмпирические формулы, описывающие зависимость
состава электролита и температуры его плавления
1.3.3. Расчетные способы оценки перегрева электролита.
1.3.4. Экспериментальные методы контроля перегрева электролита
1.3.4.1. Использование стационарных установок.
1.3.4.2. Переносные измерительные комплексы.
1.4. Способы управления процессом электролитического получения алюминия, основанные на мониторинге перегрева электролита
1.5. Выводы.
2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ И ПЕРЕГРЕВА ЭЛЕКТРОЛИТА
2.1. Особенности кристаллизации промышленных криолитглиноземных расплавов.
2.2. Разработка конструкции температурного датчика
2.3. Разработка системы измерения и обработки данных
2.3.1. Определение температуры ликвидуса электролита
при низких значениях перегрева.
2.3.2. Проверка адекватности измерений
2.3.3. Проверка воспроизводимости результатов.
2.4. Сравнительный анализ систем СУ0ТЕ1Ш, ТЭМП и СИТЭЛ
2.5. Выводы.
3. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ ПЕРЕГРЕВА ЭЛЕКТРОЛИТА ВО ВРЕМЕНИ.
3.1. Влияние анодного эффекта на перегрев электролита.
3.2. Влияние различных способов и циклов питания глинозема
на перегрев электролита в алюминиевом электролизере.
3.3. Вывод формул приведенного значения перегрева электролита
для 8 и кратной поточной обработки.
3.4. Исследование тепловых колебаний, вызванных поточными обработками.
3.5. Выводы.
4. АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОМ, ОСНОВАННЫЙ НА МОНИТОРИНГЕ ПЕРЕГРЕВА ЭЛЕКТРОЛИТА .
4.1. Мониторинг перегрева электролита в корпусе электролиза, работающем на фторированном глиноземе
4.2. Разработка алгоритма управления электролизером на основе
мониторинга перегрева электролита
4.3. Оптимизация технологии в корпусе электролиза на основе использования алгоритма управления алюминиевого электролизера .
4.4. Особенности формирования рабочего пространства алюминиевого электролизера ВТ, работающего на фторированном глиноземе.
4.4.1. Теоретические основы математического моделирования
формы рабочего пространства алюминиевого электролизера.
4.4.2. Математическая модель тепловых и электрических полей
С.А.Щербинина
4.4.3. Использование методов математического моделирования
процесса электролиза на ОАО БрАЗ.
4.4.3.1. Влияние технологических параметров
на высоту настыли в электролизере
4.4.3.2. Влияние технологических параметров
на длину настыли электролизера.
4.4.3.3. Пересчет коэффициентов динамической модели электролизера, работающего на фторированном глиноземе
4.4.4. Динамическая модель формы рабочего пространства алюминиевого
электролизера, работающего на фторированном глиноземе
4.4.4.1. Проверка адекватности полученной модели.
4.5. Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Если в зарубежной практике на долю самообжигающихся анодов приходиться от общего объема производства алюминия, то в России наоборот рис. Иркутского алюминиевого завода. Дополнительные мощности 0 тыс. Ленинградской области мощностью 0 тыс. Уральском и Богословском алюминиевых заводах . Реализация этих планов позволит вернуть России лидирующие позиции в мировой алюминиевой промышленности. Братский алюминиевый завод был запущен в промышленную эксплуатацию июля года. Проектная мощность завода составляла 4 тыс. Завод состоит из корпусов электролиза, 3 литейных отделений, участка анодной массы и участка производства регенерации фторсолей. Основным электролизером БрАЗа является С8Б и его модификации. Проектная сила тока электролизера С8Б 5 кА. Электролизеры БрАЗа производят алюминий по технологии анода Содерберга, поэтому для увеличения техникоэкономических показателей ТЭП руководством завода, совместно со специалистами ООО Инженернотехнологический центр и ООО Инжиниринговый центр ведется работа по совершенствованию действующего производства. Задача модернизации БрАЗа состоит не только в улучшении ТЭП, но и в одновременном решении экологических проблем. Существует два основных варианта модернизации переход на технологию обожженных анодов и переход на технологию сухого анода с последующим повышением силы тока. Первый вариант более дорогостоящий, однако позволяет добиться высокого уровня ТЭП и обеспечить радикальное сокращение выбросов 9. Следует заметить, что в мировой
практике не существует опыта перевода столь больших мощностей на технологию обожженного анода, поэтому, даже при наличии техникоэкономического обоснования перевода БрАЗа, такой вариант слишком продолжителен по времени внедрения и дорог, а потому маловероятен. Второй вариант отличается меньшей капиталоемкостью, однако обеспечивает значительное улучшение техникоэкономических и экологических показателей. За основу модернизации БрАЗа был принят второй вариант . Осуществление этих мероприятий, начатое в г. А и снижение выбросов вредных веществ в окружающую среду на . Динамика основных производственных показателей на ОАО БрАЗ представлена в табл. Таблица 1. Выпуск алюминия, тыс. Вместе с тем осуществление на практике столь масштабных программ модернизации электролизного производства потребовало от инженернотехнического персонала значительных усилий по корректировке и последующей оптимизации десятков параметров технологического процесса. В полной мере эти тенденции проявились при освоении сухой очистки отходящих газов электролизного производства. Одним из основных направлений модернизации производства алюминия в электролизерах с самообжигающимся анодом является переход на сухую очистку отходящих газов, основанную на хемосорбции фтористого водорода глиноземом. Сухая очистка газов глиноземом в реакторах и рукавных фильтрах позволяет улавливать фтористого водорода и твердых фторидов, смолистых веществ. Существенным преимуществом сухой очистки газов является возможность утилизации уловленных фтористых соединений и глиноземной пыли путем непосредственного возврата их в процесс электролиза без дополнительной переработки. На Братском алюминиевом заводе опытный участок сухой очистки отходящих газов был организован в марте г. Сначала на питание фторированным глиноземом были переведены электролизеров 6 0, а с апреля г. Основным преимуществом использования фторированного глинозема в электролизном производстве оказалось значительное сокращение расхода фтористых солей. К примеру, за 9 месяцев года расход А1Б3 в корпусе 8 составил ,0 кгт А1. В среднем по цеху без корпуса 8 расход фтористого алюминия составил ,4 кгт А1. Расход смешанного криолита составил ,7 кгт А1 ЭЦ 1 без корпуса 8 ,2 кгт А1. К сожалению, наряду с экономией фтористых солей в корпусе 8 наблюдалось ухудшение основных показателей электролиза табл. С начала эксперимента участок отличается нестабильной технологией, повышенной частотой анодных эффектов, высоким выходом угольной пены и, как следствие, повышенным расходом электроэнергии. Таблица 1. ОАО БрАЗ год.