RU2080416C1 - Method of putting in operation of aluminium electrolyzer after firing - Google Patents
Method of putting in operation of aluminium electrolyzer after firing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2080416C1 RU2080416C1 RU94024282A RU94024282A RU2080416C1 RU 2080416 C1 RU2080416 C1 RU 2080416C1 RU 94024282 A RU94024282 A RU 94024282A RU 94024282 A RU94024282 A RU 94024282A RU 2080416 C1 RU2080416 C1 RU 2080416C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- voltage
- electrolyzer
- starting
- shaft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизером криолито-глиноземных расплавов, и касается пуска алюминиевого электролизера. The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the production of aluminum by an electrolyzer of cryolite-alumina melts, and for the start-up of an aluminum electrolyzer.
Известен способ пуска алюминиевого электролизера после обжига на металле, согласно которому во время заполнения шахты электролитом напряжение на электролизере поддерживают в пределах 25-30 В. В электролизер большой мощности заливают 8-10 т жидкого электролита. Дальнейшее наплавление электролита осуществляют расплавлением пускового сырья, причем в течение 1 ч поддерживают напряжение 30-40 В. Когда уровень электролита достигает 25-30 см, "вспышку" гасят, в электролизер добавляют криолит, а на электролитную корку загружают 80-100 кг глинозема. Напряжение устанавливают в пределах 8-10 В. There is a known method of starting an aluminum electrolyzer after firing on metal, according to which, during filling of the mine with an electrolyte, the voltage at the electrolyzer is maintained within 25-30 V. 8-10 tons of liquid electrolyte are poured into the electrolyzer of high power. Further melting of the electrolyte is carried out by melting the starting raw material, and the voltage of 30-40 V is maintained for 1 h. When the electrolyte level reaches 25-30 cm, the “flash” is quenched, cryolite is added to the electrolyzer, and 80-100 kg of alumina is loaded onto the electrolyte crust. The voltage is set between 8-10 V.
Способ имеет следующие недостатки:
1. Заливка жидкого электролита в шахту при одновременном поддержании напряжения 25-30 В ("вспышки") вызывает тепловой удар подины и анода. Это приводит к растрескиванию анода и межблочных швов (периферийного шва) подины. Дальнейшее поддержание напряжения 30-40 В в течение 1 ч увеличивает тепловой удар; возрастает скорость объемного расширения подовых блоков, что способствует проникновению натрия и алюминия в подину.The method has the following disadvantages:
1. Pouring liquid electrolyte into the mine while maintaining a voltage of 25-30 V ("flash") causes heat stroke of the hearth and the anode. This leads to cracking of the anode and interblock seams (peripheral seam) of the hearth. Further maintaining a voltage of 30-40 V for 1 h increases heat stroke; the rate of volume expansion of the hearth blocks increases, which facilitates the penetration of sodium and aluminum into the hearth.
2. Наличие "вспышки" на электролизере длительное время вызывает интенсивное испарение составляющих электролита. Это приводит к перерасходу сырьевых материалов, увеличению вредных выбросов в атмосферу. 2. The presence of a “flash” on the cell for a long time causes intense evaporation of the components of the electrolyte. This leads to cost overruns of raw materials, an increase in harmful emissions into the atmosphere.
3. Наличие "вспышки" длительное время приводит к перерасходу электроэнергии, окислению алюминия за счет вторичных реакций, снижению производительности электролизера. 3. The presence of a “flash” for a long time leads to an excessive consumption of electricity, oxidation of aluminum due to secondary reactions, and a decrease in the productivity of the cell.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ пуска алюминиевого электролизера после загрузки пускового сырья, включающий использование криолита и оборотного электролита, заливку жидкого алюминия на подину и обжига электролизера с разогревом алюминия до подплавления сырья по периферии анода, согласно которому, пусковую "вспышку" устанавливают напряжением 30-50 В. В случае перегрева электролита напряжение снижают до 20-30 В и поддерживают до полного расплавления сырья. Длительность "вспышки" не менее 1 ч. После проплавления сырья и ликвидации "вспышки" температура электролита не менее 990oC Устанавливают напряжение 8-9 В, боковую поверхность анода и бортовых блоков оплескивают электролитом, поверхность электролита присыпают свежим криолитом, оборотным электролитом. Общее количество сырья должно обеспечивать уровень электролита не менее 2/3 высоты шахты.The closest in technical essence and the achieved result is a known method of starting an aluminum electrolyzer after loading of starting raw materials, including the use of cryolite and a reverse electrolyte, pouring liquid aluminum on the bottom and firing the cell with heating of aluminum to melt the raw materials around the periphery of the anode, according to which, a starting “flash” "set voltage of 30-50 V. In the event of an electrolyte overheating, the voltage is reduced to 20-30 V and maintained until the raw materials are completely melted. The duration of the flash is at least 1 hour. After melting the raw material and eliminating the flash, the electrolyte temperature is at least 990 o C. The voltage is set to 8-9 V, the side surface of the anode and airborne blocks are coated with electrolyte, the surface of the electrolyte is sprinkled with fresh cryolite, reverse electrolyte. The total amount of raw materials should provide an electrolyte level of at least 2/3 of the shaft height.
Поддержание напряжения на электролизере в пределах 30-50 В ("ясная вспышка") в течение не менее 1 ч вызывает тепловой удар в футеровке подины, в первую очередь межблочных (периферийного) швов, и в аноде. При "вспышке" возрастает также неравномерность плотности тока в подлине и в аноде пропорционально величине напряжения "вспышки" (электрический удар). Это приводит к разрушению межблочных швов любого участка подины с равной вероятностью, трещиноватости анода. Возрастает неравномерность объемного расширения подовых блоков, следовательно, возможность проникновения натрия в подину и нарушения ее структуры. Все это способствует фильтрации алюминия в подину, снижение сортности получаемого алюминия и срока службы электролизера. Наличие "вспышка" и быстрый разогрев электролита приводит к перерасходу электроэнергии вследствие больших непроизводительных потерь тепла, возрастанию выбросов вредных фторсодержащих веществ в атмосферу; снижается производительность электролизера, оплескивание бортовых блоков и боковой поверхности анода электролитом не обеспечивает надежного укрытия этих поверхностей от воздействия газов-окислителей. Поддержание уровня электролита не менее 2/3 высоты шахты обычно приводит на практике к подъему уровня на всю высоту шахты. Это вызывает резкий рост температур бортовых блоков, их прямое смачивание жидким электролитом. Таким образом, как показывает практика, следует снижать разность между напряжением обжига и пусковым напряжением. Maintaining the voltage across the cell within 30-50 V (“clear flash”) for at least 1 hour causes heat shock in the lining of the hearth, primarily interlock (peripheral) joints, and in the anode. With a “flash”, the unevenness of the current density in the subline and in the anode also increases in proportion to the magnitude of the “flash” voltage (electric shock). This leads to the destruction of the interblock seams of any section of the hearth with equal probability, the fracture of the anode. The unevenness of the volume expansion of the hearth blocks increases, therefore, the possibility of sodium penetrating into the hearth and breaking its structure. All this contributes to the filtration of aluminum in the hearth, reducing the grade of the obtained aluminum and the life of the cell. The presence of a “flash” and rapid heating of the electrolyte leads to an excessive consumption of electricity due to large unproductive heat losses, an increase in emissions of harmful fluorine-containing substances into the atmosphere; the performance of the electrolyzer decreases, the sealing of the airborne blocks and the side surface of the anode with an electrolyte does not provide reliable shelter of these surfaces from the effects of oxidizing gases. Maintaining an electrolyte level of at least 2/3 of the shaft height usually leads in practice to raising the level to the entire shaft height. This causes a sharp increase in the temperature of the airborne blocks, their direct wetting by liquid electrolyte. Thus, as practice shows, the difference between the firing voltage and the starting voltage should be reduced.
Поставленная цель достигается тем, что после обжига электролизера с разогревом алюминия до подплавления сырья по периферии анода увеличивают напряжение на электролизере до 6,0-9,5 В и осуществляют выдержку при этом напряжении для наплавления жидкого электролита без анодного эффекта ("вспышки"). Заливку жидкого электролита в электролизер при пуске могут производить после наплавления электролита из пускового сырья в объеме 0,5-0,2 высоты шахты ванны. Уровень расплава в пусковой период поддерживают не более 0,4-0,6 высоты шахты. Заполнение шахты выше уровня расплава поддерживают загрузкой компонентов пускового сырья по периметру шахты. This goal is achieved by the fact that after firing the cell with heating aluminum to melt the raw materials around the periphery of the anode, increase the voltage across the cell to 6.0-9.5 V and hold at that voltage to deposit a liquid electrolyte without anode effect ("flash"). Pouring liquid electrolyte into the electrolysis cell at start-up can be carried out after deposition of the electrolyte from starting raw materials in the amount of 0.5-0.2 of the height of the bath shaft. The melt level in the start-up period is supported by no more than 0.4-0.6 mine heights. The filling of the mine above the level of the melt is supported by loading the components of the starting material along the perimeter of the mine.
Разогрев алюминия на подине при обжиге до подплавления сырья по периферии анода реализуется при напряжении на электролизере 4,1-5,0 В. Пуск электролизера согласно предлагаемому способу осуществляют путем увеличения напряжения до 6,0-9,5 В. Это позволяет избежать теплового удара в начальный момент пуска за счет плавного перехода от режима обжига к электролизеру путем увеличения напряжения до момента возникновения "вспышки". Плавный переход от обжига к электролизу при наличии пускового сырья на периферии электролизера обеспечивает также насыщение наплавляемого электролита глиноземом, входящим в состав пускового сырья, без перегрева расплава. Это приводит к формированию тугоплавких неэлектропроводных корундов на поверхности периферийного шва и бортовых блоков, защищающих эти поверхности от воздействия окислителей и расплавленного криолита; повышается их электросопротивление. Отсутствие перегрева расплава обеспечивает поддержание температуры вблизи точки плавления криолита, следовательно, расположение слоя электролита под слоем металла, что приводит к пропитке структуры периферийного шва и прилегающих участков межблочных швов электролитом с повышенным содержанием глинозема, образованию неэлектропроводных корундов; снижается летучесть составляющих электролита. The heating of aluminum on the hearth during firing until the raw materials are melted along the periphery of the anode is realized at a voltage of 4.1-5.0 V. The electrolyzer is started according to the proposed method by increasing the voltage to 6.0-9.5 V. This avoids thermal shock at the initial moment of start-up due to a smooth transition from the firing mode to the electrolyzer by increasing the voltage until the onset of a "flash". A smooth transition from firing to electrolysis in the presence of starting raw materials at the periphery of the electrolyzer also ensures saturation of the deposited electrolyte with alumina, which is part of the starting raw material, without overheating of the melt. This leads to the formation of refractory non-conductive corundums on the surface of the peripheral weld and side blocks protecting these surfaces from oxidizing agents and molten cryolite; their electrical resistance increases. The absence of overheating of the melt ensures that the temperature is maintained near the melting point of the cryolite, therefore, the location of the electrolyte layer under the metal layer, which leads to the impregnation of the structure of the peripheral weld and adjacent sections of the interblock welds with electrolyte with a high content of alumina, the formation of non-conductive corundums; reduced volatility of the components of the electrolyte.
Медленный разогрев подины без тепловых ударов, который реализуется в предлагаемом способе за счет низкого пускового напряжения без заливки электролита снижает неравномерность температурного поля катода, предотвращает быстрое объемное расширение подины. Тем самым снижается скорость проникновения натрия в угольную футеровку. При этом, снижаются усилия обжатия межблочных швов (периферийного шва). Slow heating of the hearth without thermal shock, which is implemented in the proposed method due to the low starting voltage without filling the electrolyte reduces the unevenness of the temperature field of the cathode, prevents rapid volume expansion of the hearth. This reduces the rate of penetration of sodium into the coal lining. At the same time, the compression efforts of interblock seams (peripheral seam) are reduced.
В результате, все это приводит к повышению прочности межблочных швов, подовых блоков, металлоконструкций катода, снижается вероятность проникновения жидкого алюминия в подину. Повышается срок службы электролизера, его производительность и сортность получаемого алюминия, снижается расход электроэнергии и выброс вредных веществ в атмосферу. Отпадает также необходимость наплавления жидкого электролита, снижаются трудозатраты и расход электроэнергии на его наплавление. As a result, all this leads to an increase in the strength of interblock seams, hearth blocks, cathode metal structures, and the probability of liquid aluminum penetrating into the hearth is reduced. The service life of the electrolyzer is increased, its productivity and grade of the obtained aluminum, the energy consumption and the emission of harmful substances into the atmosphere are reduced. There is also no need to deposit liquid electrolyte, labor costs and energy consumption for its deposition are reduced.
Заливка жидкого электролита в электролизер после наплавления электролита из пускового сырья в объеме 0,5-0,2 высоты шахты, необходимость чего может быть обусловлена отсутствием достаточного количества пускового сырья, предотвращает локальный тепловой удар анода и подины за счет имеющегося объема наплавленного жидкого электролита. Соотношение объема наплавленного электролита и высоты шахты в пределах 3/5-1/5 обусловлено необходимостью смачивания анода и нижней части катода наплавленным электролитом с повышенным содержанием глинозема. При глубине шахты 500 мм уровень наплавленного электролита менее 1/5 высоты шахты (менее 100 мм) не обеспечивает достаточное смачивание боковых граней анода. Уровень наплавленного электролита более 3/5 высоты шахты требует длительного поддержания верхних значений пускового напряжения (8,0-9,5 В). Это приводит к необходимости привлечения технического персонала на значительный период. Pouring liquid electrolyte into the electrolyzer after deposition of electrolyte from starting raw materials in the volume of 0.5-0.2 shaft heights, which may be due to the lack of a sufficient amount of starting raw materials, prevents local thermal shock of the anode and hearth due to the available volume of deposited liquid electrolyte. The ratio of the volume of the deposited electrolyte and the height of the shaft within 3 / 5-1 / 5 is due to the need to wet the anode and the lower part of the cathode with a deposited electrolyte with a high content of alumina. With a shaft depth of 500 mm, the level of deposited electrolyte is less than 1/5 of the shaft height (less than 100 mm) does not provide sufficient wetting of the side faces of the anode. The deposited electrolyte level of more than 3/5 of the shaft height requires long-term maintenance of the upper starting voltage values (8.0-9.5 V). This leads to the need to attract technical personnel for a significant period.
Заполнение шахты выше уровня расплава путем загрузки компонентом пускового сырья по периметру шахты обеспечивает защиту верхней части бортовых блоков, а также боковой поверхности анода на участке "электролит нижняя кромка кожуха" от воздействия газов-окислителей. Кроме этого, таким образом поддерживается режим насыщения электролита глиноземом также за счет низкой температуры расплава и не достигается перегрев электролита за счет тепла растворения, что способствует формированию защитных корундов на всю высоту бортовых блоков. В результате, повышается качество анода и целостность бортовой футеровки, тем самым возрастает производительность электролизера и срок его службы. Filling the mine above the melt level by loading a feedstock component along the shaft perimeter protects the upper part of the airborne blocks, as well as the lateral surface of the anode in the "electrolyte lower edge of the casing" section from the effects of oxidizing gases. In addition, in this way, the mode of saturation of the electrolyte with alumina is also maintained due to the low temperature of the melt and overheating of the electrolyte due to the heat of dissolution is not achieved, which contributes to the formation of protective corundums to the entire height of the side blocks. As a result, the quality of the anode and the integrity of the side lining are increased, thereby increasing the productivity of the cell and its service life.
После монтажа и обжига на металле промышленных электролизеров типа С-8Б на силу тока 156 кА производят их пуск на электролизер. Пуск первых трех электролизеров производят известным способом (по прототипу), последующих трех предлагаемым. Параметры пуска электролизеров-свидетелей и опытных электролизеров отражены в табл.1. After installation and firing on metal of industrial S-8B electrolyzers for a current of 156 kA, they are launched on the electrolyzer. Start the first three electrolytic cells produced in a known manner (by prototype), the next three proposed. The start-up parameters of witness electrolyzers and experimental electrolyzers are shown in Table 1.
Как видно из таблицы, общее время пускового периода на опытных электролизерах составило на 20,5-49,5 ч меньше, чем на свидетелях, при разности в напряжении 1,0-5,3 В против 16,9-37,4 В. Это указывает на значительное снижение расхода электроэнергии в пусковой период при использовании предлагаемого способа. Полученное снижение потерь пускового сырья, рассчитанное исходя из материального баланса, указывает на 2-х кратное снижение выбросов вредных веществ, поскольку в пусковой период электролизеры типа С-8Б не герметизируют. Отсутствие обгорания бортовых блоков и боковых граней анода на опытных электролизерах достигнуто за счет поддержания более низкого температурного режима, уровня расплава и путем их укрытия подгрузкой сыпучих пусковых материалов (глинозема, криолита). Без заливки жидкого электролита (электролизер N 4) снижаются дополнительные трудозатраты и расход электроэнергии. Снижение трубозатрат возможно также при использовании средств АСУТП для поддержания напряжения на электролизере, поскольку максимальные значения напряжения на электролизере согласно предлагаемому способу не превышают 10 В. As can be seen from the table, the total start-up time for the experimental electrolyzers was 20.5-49.5 hours less than for the witnesses, with a voltage difference of 1.0-5.3 V versus 16.9-37.4 V. This indicates a significant reduction in power consumption in the starting period when using the proposed method. The resulting reduction in losses of starting raw materials, calculated on the basis of the material balance, indicates a 2-fold reduction in emissions of harmful substances, since S-8B electrolyzers do not seal during the starting period. The absence of burning on-board blocks and lateral faces of the anode in experimental electrolyzers was achieved by maintaining a lower temperature regime, melt level and by covering them by loading bulk starting materials (alumina, cryolite). Without pouring liquid electrolyte (electrolyzer N 4) additional labor costs and energy consumption are reduced. Reducing pipe costs is also possible when using automated process control systems to maintain voltage on the cell, since the maximum voltage values on the cell according to the proposed method do not exceed 10 V.
В табл.2 представлены параметры и состояние электролизеров после пускового периода (20 сут). Table 2 presents the parameters and condition of the electrolysers after the start-up period (20 days).
Полученные результаты показывают, что при использовании предлагаемого способа пуска достигается некоторое снижение падения напряжения в подине (до 20-50 мВ) и разности в токовой нагрузке по катодным стержням (в 3-9 раз). Это указывает на более равномерный ток в подине и отсутствие проникновения алюминия в футеровку (металлизация). На это же указывает снижение температуры днища опытных электролизеров на 7-12oC, а также более быстрый их выход на высший сорт получаемого алюминия, отсутствие протеков металла в окна катодных стержней.The results show that when using the proposed start-up method, a certain decrease in the voltage drop in the hearth (up to 20-50 mV) and the difference in the current load along the cathode rods (by 3-9 times) is achieved. This indicates a more uniform current in the bottom and the absence of aluminum penetration into the lining (metallization). This is also indicated by a decrease in the temperature of the bottom of the experimental electrolyzers by 7-12 o C, as well as their faster access to the highest grade of aluminum obtained, the absence of metal leaks in the windows of the cathode rods.
Отсутствие обгорания бортовых блоков и боковых граней анода на опытных электролизерах достигнуто за счет поддержания более низкого температурного режима, уровня расплава и путем укрытия поверхностей подгрузкой сыпучих пусковых материалов. The absence of burning on-board blocks and lateral faces of the anode in experimental electrolyzers is achieved by maintaining a lower temperature regime, melt level and by covering surfaces by loading bulk starting materials.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94024282A RU2080416C1 (en) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | Method of putting in operation of aluminium electrolyzer after firing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94024282A RU2080416C1 (en) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | Method of putting in operation of aluminium electrolyzer after firing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94024282A RU94024282A (en) | 1996-06-10 |
| RU2080416C1 true RU2080416C1 (en) | 1997-05-27 |
Family
ID=20157807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94024282A RU2080416C1 (en) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | Method of putting in operation of aluminium electrolyzer after firing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2080416C1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2586184C1 (en) * | 2015-02-03 | 2016-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Method for covering anode array |
-
1994
- 1994-06-29 RU RU94024282A patent/RU2080416C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Технологическая инструкция. Электролитическое получение алюминия-сырца.- БрАЗ, 1993, с. 30 - 31. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94024282A (en) | 1996-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3996117A (en) | Process for producing aluminum | |
| CA2619085A1 (en) | Methods for in-situ formation of slots in a soderberg anode | |
| US4247381A (en) | Facility for conducting electrical power to electrodes | |
| JPS6349152B2 (en) | ||
| EP0127705A1 (en) | Electrolytic reduction cell | |
| RU2080416C1 (en) | Method of putting in operation of aluminium electrolyzer after firing | |
| US3256173A (en) | Electrolytic furnace with lined cathode pots for the production of aluminum | |
| US3787300A (en) | Method for reduction of aluminum with improved reduction cell and anodes | |
| US3779699A (en) | Furnace structure | |
| US3773643A (en) | Furnace structure | |
| CN104884678A (en) | Aluminium electrolysis cell cathode shunt design | |
| EP2739769B1 (en) | Dry cell start-up of an electrolytic cell for aluminum production | |
| RU2415974C2 (en) | Electrolysis bath for production of alluminium | |
| US3738918A (en) | Reduction of aluminum with improved reduction cell and anodes | |
| RU2092619C1 (en) | Method of burning aluminium electrolyzer | |
| US4146444A (en) | Method for preheating a molten salt electrolysis cell | |
| US4683046A (en) | Reduction pot for the production of aluminum | |
| RU2123545C1 (en) | Process of hot repair of hearth of aluminium electrolyzer | |
| NO803793L (en) | ANODE FOR MELT ELECTROLYCLE CELLS. | |
| NO140645B (en) | IONIZATION CHAMBER, ESPECIALLY FOR IONIZATION SMOKING REPORTERS | |
| RU2094535C1 (en) | Method of start of electric resistance furnace to melt non-ferrous metals | |
| RU2106434C1 (en) | Method of firing and putting in operation of aluminium electrolyzer (variants) | |
| RU2124584C1 (en) | Process of repair of lining and putting into operation of aluminum electrolyzer | |
| US4165263A (en) | Method of preparing an electrolytic cell for operation | |
| SU704308A1 (en) | Method of roasting electrolyzers for production of aluminium |