Оптимизация процессов обжига и пуска алюминиевых электролизеров на основе изучения тепловых и электрических полей

• Автор: Ефимов, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 165 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРОВЕДЕНИЮ ОБЖИГА, ПУСКА И ПОСЛЕПУСКОВОГО ПЕРИОДА АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ

1.1. Методы проведения обжига подин алюминиевых электролизеров

1.2. Коксование швов в подине электролизера.

1.3. Усадочные явления при обжиге

1.4. Поведение подин при обжиге

1.5. Показатели обжига.

1.6. Влияние способа обжига на срок службы электролизеров

1.7. Выводы и постановка задач исследования .

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОЛЕЙ КАТОДНОГО УЗЛА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА В ПЕРИОД ОБЖИГА, ПУСКА И ПОСЛЕПУСКОВОГО ПЕРИОДА.

2.1. Объект и методы исследовании.

2.1.1. Объект исследования. Катодное устройство
2.1.2. Методика экспериментального исследования теплового поля катода алюминиевого электролизера.
2.1.3. Создание конструкции установки для газопламенного обжига подины алюминиевого электролизера и определение температурных режимов его проведения.
2.2. Исследование тепловых полей электролизеров в период обжига
2.3. Разработка новой конструкции шахтного укрытия и оптимального регламента обжига
2.4. Задачи пускового периода и усовершенствование регламента пуска электролизера
2.5. Исследование теплового поля катодного узла алюминиевого электролизера в пусковой период
2.6. Исследование тепловых полей катодного узла в послепусковой период на электролизерах различных типов
2.7. Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ КАТОДНОГО УЗЛА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА В ПРОЦЕССЕ ОБЖИГА, ПУСКА И ПОСЛЕПУСКОВОГО ПЕРИОДА
3.1. Методика экспериментального исследования электрических полей
катодного утла алюминиевого электролизера.
3.2. Изучение электрических полей катода в послепусковой период
3.3. Исследование электрических полей катода в период формовки нового
анода и пуска электролизера.
3.4. Определение оптимальных параметров токораспределения в подине
алюминиевого электролизера в послепусковой период .
3.5. Выводы по главе 3
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


При этом джоулево тепло, выделяющееся в элементах электролизера, прогревает его до температур. В качестве материала применяются фракции различной крупности ("семечки", "орешек" и т. В последнее время применяются алюминиевые порошки, стружка, полосы и т. На алюминиевых заводах иногда применяются достаточно необычные методики обжига как нагрев катода через слой низкомодульного расплава электролита (КО = 2,0*2,2), бесщелочного расплава фторидов кальция и алюминия, а также высокотемпературный обжиг на металле с применением глинозема в пусковой шихте. Тепловые и электрические поля катодных узлов в процессе обжига существенно различаются для еамообжигающихся и обожженных анодов. Для всех видов обжига (кроме пламенного) тепловые и электрические поля при сплошном анодном массиве намного равномернее, чем при составном анодном массиве с обожженными анодами. Обжиг подин горелками обеспечивает лучшее распределение температур в катоде и лучший метод контроля. Наиболее распространенным способом является обжиг открытым пламенем газовых или мазутных горелок. Для избежания выгорания угольных поверхностей анода и катода необходимо избегать подсоса атмосферного воздуха с помощью укрытий, пламя горелок должно быть восстановительным. При использовании этого метода может быть достигнуто равномерное распределение температуры по всей ванне, но время обжига в этом случае обычно дольше, чем при использовании материалов с повышенным сопротивлением. Пламенный обжиг обеспечивает равномерное повышение и распределение температуры в подине и, как следствие, вызывает минимум термических напряжений. Проводившиеся сухие выбивки нормальных катодов, обожженных горелками, не обнаружили характерных поверхностных трещин на катоде, обычных для обжига на электросопротивлениях. Обзор литературных источников [1-3, , , , 3, 5, 0, 2] позволил при всех положительных сторонах пламенного обжига выявить следующие его недостатки: потенциальную возможность окисления и некоторого разрушения поверхностей катода; более сложное подключение электролизеров в цепь; более продолжительный анодный эффект; увеличенное время обжига. Подробные исследования состояния подин при пламенном обжиге показали, что периферийные подовые швы не полностью скоксованы в конце обжига. Это позволяет подовому угольному массиву нормально выполнить термические расширения до того, как подовая масса спечется и произойдет ее усадка. В связи с этим очень важно, чтобы подовая масса для периферийного шва имела малую усадку во время обжига. В противном случае могут открываться швы между подовыми блоками и массой, открывая металлу и электролиту свободный доступ внутрь подины. Исследования на математических моделях и практика показывают, что более равномерное распределение температуры достигается при более высокой начальной скорости нагрева с последующим более медленным увеличением температуры и периодом выдержки при конечной температуре. Некачественный обжиг снижает срок службы электролизера, что обусловлено недостаточным коксованием набивных швов, их разрывами из-за термических напряжений, проникновением расплавленного металла между блоками, нарушением механической прочности и монолитности катода, изменением теплоизоляционных свойств цоколя, неравномерным прогревом подины. Поскольку процессы, проходящие в подовых массах при обжиге электролизера, во многом определяют срок его службы, рассмотрим их более подробно. Коксование швов в подине электролизера. При обжиге электролизера происходит коксование межблочных и периферийных швов[8]. В процессе обжига межблочные и, главным образом, периферийные швы компенсируют термические расширения углеграфитовых блоков, а скоксовавшиеся швы обеспечивают монолитность подины. Все приведенные характеристики швов, кроме пористости, ниже соответствующих свойств катодных блоков, так как конечная температура обжига подовой массы ниже, чем подовых блоков: для массы - 0°С (в верхней части шва), а для углеграфитовых блоков - ‘ С. С и выше - уплотнение структуры кокса. Температурные интервалы приведены по работам (, .