Влияние количественных и качественных характеристик технологического тока на процесс электролиза алюминия

• Автор: Макаров, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Введение

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ЭЛЕКТРОЛИЗА.

1.1 Показатели процесса электролиза алюминия

1.2 Влияние состава электролита алюминиевых электролизеров на

процесс электролиза

1.3 Влияние нестабильности тока серии на процесс электролиза алюминия, методы стабилизации тока серии.
1.4 Влияние на процесс электролиза токов утечки, методы определения токов утечки на землю
1.5 Выводы.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ АЛЮМИНИЯ.

2.1. Влияние токов утечки на процесс электролиза.

2.2. Анализ состояния изоляции относительно земли серий электролиза алюминия
2.3. Теоретическое обоснование метода оценки токов утечки возникающих на сериях электролиза по методу потенциала.
2.4. Проверка метода потенциала на математической модели.
2.5.Узлы электрической изоляции электролизера
2.6. Контроль за наличием токов утечки на электролизерах с помо
щыо тепловизионного контроля.
2.7. Мероприятия по снижению токов утечки в корпусах электролиза алюминия.
2.8. Выводы
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ УТЕЧКИ НА СЕРИИ ЭЛЕКТРОЛИЗА С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА, ОСНОВАННОГО НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ТОКА СЕРИИ НА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРАХ
3.1. Обоснование необходимости корректировки рабочих параметров электролизеров с учетом величины токов утечки.
3.2. Методика измерений и расчетов токов утечки на элекгролизерах
3.3. Результаты измерении и влияние утечки тока на технологический процесс электролиза.
3.4. Выводы.
4.ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ТОКА ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ АЛЮМИНИЯ.
4.1 Электроснабжение электролизных серий
4.2 Математическая модель системы электроснабжения первой серии электролиза.
4.3 Проведение натурного эксперимента на КПП ИркАЗа
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Р — количество алюминия, выделившегося в процессе электролиза (производительность электролизера), кг; ш- количество алюминия, которое должно было выделиться в соответствии с законами Фарадея, кг. ЛТ=Р* * 0/(0, 6/1). Так же в практике пользуются такими показателями процесса электролиза как выход по энергии и удельный расход электроэнергии. I - сила тока, А; иср - среднее напряжение электролизера, В; {-время протекания процесса, час; Р — производительность электролизера, т. У = иср*5/(0. В практике часто пользуются величиной обратной, называемой выходом по энергии и выражаемой в граммах на киловатт-час. ЛУ=(0,6* Пт*)/иср Величина выхода по току зависит от многих переменных факторов. Как известно из [2], существует несколько методов определения выхода по току: метод индикаторов, по составу выделяющихся газов, по составу и объему выделяющихся газов. Для вычисления выхода по току этими методами предложен целый ряд уравнений. Метод индикаторов основан на добавлении к алюминию, находящемуся в шахте ванны, в качестве индикатора известного количества другого металла (меди) или радиоактивного элемента (изотопа золота) и на определении изменения содержания введенного металла или степени радиоактивности за конкретный промежуток времени. С)*(СгС2)М/[0,6*1П*(С2-С)5,е(СгС)], где т- количество введенного металла в качестве индикатора, кг; С-начальная концентрация индикатора в алюминии, %; Сг суммарная концентрация индикатора в алюминии в начале измерения, %; С2-суммарная концентрация индикатора в алюминии после проведения электролиза в течение I ч, %; I - сила тока, А. А- количество алюминия, вылитого из электролизера за время X ч, кг; Ол и СГЛ- масса введенной в алюминий радиоактивной лигатуры соответственно в начале и конце измерения, г; пл- удельная активность лигатур в начале измерения, имп/(мин*г); пм- удельная активность пробы алюминия в начале измерения, имп/(мин*г); п'л- удельная активность введенной в алюминий лигатуры в конце измерения, имп/(мин*г); пкм-удельная активность пробы алюминия в конце измерения, имп/(мин*г); п"м- удельная активность пробы алюминия в начале измерения (до введения лигатуры), имп/(мин*г); I- сила тока, А. Для определения выхода по току по составу отходящих газов А. Ысо2- объемная доля С в анодных газах; псо2- доля С, исчезающего по реакции Н2+С — Ы + СО, за вычетом доли С, появляющейся при окислении СО кислородом воздуха и анода; К- доля потерь алюминия (тока), не связанная с окислением алюминия С; а-расход кислорода по реакции С + С = 2СО, моль/Кл. Многие авторы в своих работах рассматривают причины, влияющие на выход по току. Факторы, влияющие на выход по току, исследовали авторы работы [4]. На промышленных ваннах компании "Алкоа” (США) определяли выход по току с использованием методики кулонометрии с контролируемым потенциалом с растворением серебра, описанной в работе [5]. 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 А0з, расход А1Р3, температуру, уровни металла и электролита и др. Из исследованных электролизеров % ванн характеризовались высокой степенью распределения (т|тв =,5%), % - низкой (т|гн =,2%), а общее распределение соответствовало среднему значению Т|т =,3%. Анализируя различные значения величин выхода по току для электролизеров с обожженными анодами и «электролизеров Содерберга», авторы работы [6] считают, что у первых г|г выше за счет использования анодов небольших определяющих размеров и наоборот, более низкие значения г|х для электролизеров Содерберга обусловлены применением относительно широких анодов. Механизм потерь металла для этих электролизеров описан в работе [7]. Стоит отметить, что поддержание оптимальной температуры электролита является одной из важнейших целей процесса электролиза, которая, при прочих равных условиях, зависит от величины проходящего через электролизер тока.