Взаимодействие обожженного анода и электролита при получении алюминия

• Автор: Виноградов, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Содержание
Введение.

1 Поведение обожженного анода.

1.1 Основные статьи расхода обожженного анода.

1.1.1 Электролитический расход

. 1.2 Реакция углерода с С

1.1.3 Горение на воздухе.

1.1.4 Пенообразование

1.2 Факторы, влияющие на расход обожженных анодов

1.2.1 Температура

1.2.2 Плотность тока.

1.2.3 Состав электролита.
1.2.4 Анодное укрытие
1.2.5 Другие факторы.
1.3 Взаимодействие обожженного анода с электролитом
1.3.1 Смачивание углерода электролитом.
1.3.2 Поведение угольных частиц в электролите
1.3.3 Карбидообразование.
2 Лабораторные исследования расхода обожженного анода
2.1 Обзор методик по определению расхода анода при электролизе.
2.2 Определение расхода анода при электролизе в криолитоглиноземных расплавах с использованием линии анализа анодных газов
2.2.1 Описание комплекса по измерению расхода углерода.
2.2.2 Обработка экспериментальных данных.
2.2.2.1 Определение статей расхода углерода
2.2.2.2 Определение выхода по току методом кислородного баланса
2.3 Влияние темперазуры на расход обожженного анода
2.4 Влияние плотности тока на расход обожженного анода.
2.5 Влияние состава электролита на расход обожженного анода
2.6 Выводы
3 Поведение углерода и карбида алюминия в электролитах промышленных ванн.
3.1 Методики анализа проб электролита.
3.2 Результаты и обсуждение.
3.3 Выводы.
Заключение.
Список используемой литературы


Результаты работы представлены и обсуждены на XII и XIII Международных конференциях «Алюминий Сибири» (Красноярск , ), в технико-экономическом вестнике РУСАЛа № (Красноярск ), сборниках Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективные материалы: получение и технология обработки» (Красноярск ) и Межрегиональной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых» (Красноярск -). Личный вклад автора заключается в постановке задач исследования, планировании и проведении лабораторных исследований, анализе и обработке полученных результатов, выполнении расчетов. Публикации. Г1о материалам диссертации имеется публикаций, в т. Известия ВУЗов. Цветная металлургия», входящем в перечень изданий, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией. Структура работы. Материал диссертации изложен на 4 страницах, включая рисунков и таблиц. Работа состоит из введения, трех основных глав, заключения и списка используемых источников (3 наименований). При получении алюминия в ваннах Эру-Холла используются два типа расходуемых угольных анодов, одним из которых является анод Содерберга (АС), а другим - обожженный анод. АС - это непрерывный самообжигаю-щийся анод, где сверху в кожух загружается брикетированная анодная масса (-% нефтяного кокса и -% каменноугольного пека), которая связывается в твердый композит после пиролитического разложения пека за счет теплоты электролизной ванны. ОА производится из смеси -% нефтяного кокса, -% каменноугольного пека и -% рециркулируемых анодных огарков. Из данной смеси формируются блоки, которые затем обжигаются в специализированных печах при температуре около °С [1-7]. Преимущество технологии электролиза с использованием ОА перед технологией с применением АС заключается в лучшей экологии и более высоком и стабильном качестве анода, что значительно сокращает расход углерода. Схематическое изображение ванны с ОА приведено на рисунке 1. Рисунок 1. Анод подводит ток к электролизеру и является восстановителем кислорода в анодном процессе при превращении глинозема в алюминий [1]. От соблюдения данных требований во многом зависит поведение ОА во время электролиза. Таблица 1. Несмотря на то, что технология электролиза с ОА сокращает расход углерода по сравнению с технологией с АС, потребление углерода все же выше, чем теоретические 0,4 кг на килограмм произведенного алюминия. На рисунке 1. ОА [8]. Электролитический расход 0. Рисунок 1. Общий расход углерода является суммой пяти вкладов [4]: - электрохимического образования С; - электрохимического образования СО; - реакции Будуара; - горения на воздухе; - пенообразования. Промышленный анод расходуется по электрохимическим, химическим и физическим механизмам. Во время электролиза ионы кислорода, содержащиеся в криолитоглиноземном расплаве, разряжаются на поверхности анода и реагируют с углеродом с образованием диоксида углерода, пузыри которого покидают электрод. Если происходит реакция (1. Этого, однако, не происходит в значительных количествах в связи с кинетическими трудностями при протекании (1. Оксид углерода может образовываться при низких ПТ (0,1-0,3 А/см2) на боковых сторонах анода. Точная степень вклада реакции (1. ПТ [4]. Согласно стехиометрии реакции (1. С/ кг Л1 (0,2 г/А-ч). Однако, в результате протекания реакций (1. ВТ всегда меньше 0% и практический расход при электролизе выше - как правило, от 0, до 0, кг С/кг А1. ЗСО2 (газ) 1" 2А1 (раств) ” ЗСО (газ) + А0з (раств) (1. Реакции (1. ВТ и увеличивают расход углерода на величину 4-( 1/ВТ — 1). ОО2 (газ) "Р С (анол)== 2СО (по) - (1. С. Изменение энергии Гиббса для реакции (1. А<5° = ,1 - 0,8-Т[кДж/моль СО] (1. ДС7° - изменение стандартной энергии Гиббса, кДж. Выше 0°С равновесие (1. Скорость реакции примерно удваивается при изменении температуры от 0°С к °С. Скорость реакции (1. Реакция протекает в несколько стадий: - образование С на поверхности анода; -проникновение С по порам; -газификация анодного углерода диоксидом с образованием монооксида по (1. СО из анода.