RU2118996C1 - Способ ввода в эксплуатацию электролизера для производства алюминия - Google Patents
Способ ввода в эксплуатацию электролизера для производства алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2118996C1 RU2118996C1 RU97101676A RU97101676A RU2118996C1 RU 2118996 C1 RU2118996 C1 RU 2118996C1 RU 97101676 A RU97101676 A RU 97101676A RU 97101676 A RU97101676 A RU 97101676A RU 2118996 C1 RU2118996 C1 RU 2118996C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- days
- voltage
- bath
- boron
- electrolyzer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству алюминия электролитическим способом и может быть использовано при введении электролизера в промышленную эксплуатацию. Технический результат - повышение стойкости футеровки, срока службы электролизера и сортности получаемого металла. Сущность изобретения заключается в том, что при выводе на режим эксплуатации в пусковой период после заливки электролита поднимают напряжение на ванне до 15 - 20 В с выдержкой 0,4 - 0,5 ч, после заливки алюминия - 20 - 30 В до полного расплавления сырья, затем поддерживают напряжение 8 - 10 В в течение суток с подачей борсодержащего компонента в количестве 0,03 - 0,06 мас.% (в пересчете на борный ангидрид) от жидкого металла, а напряжение в послепусковой период поддерживают по следующему графику: 2 сутки - напряжение - 8,5 - 7,0 В, 3 сутки - 7,5 - 6,0 В, 4 сутки - 6,5 - 5,5 В, 5 сутки - 5,0 ± 0,2 В, 6 сутки - 5,5 - 6,0 В, 7 сутки - 6,5 - 7,0 В, 8 сутки - 7,0 - 7,5 В, 9 сутки - 7,5 - 8,0 В, 10 сутки - 8,0 - 7,5 В, 11 сутки - 7,5 - 7,0 В, 12 сутки - 7,0 - 6,5 В, 13 сутки - 6,0 - 5,5 В, 14 сутки - 6,0 - 5,5 В, 15 сутки - 5,5 - 5,0 В, 16 сутки - 5,5 - 5,0 В, 17 сутки - 5,0 - 4,5 В, причем на 2, 3, 4, 11, 12, 13 сутки подают в ванну борсодержащий компонент в количестве 0,03 - 0,06 мас.% (в пересчете на борный ангидрид) от жидкого металла. Через 30 суток эксплуатации после пуска подают в ванну борсодержащий компонент в количестве 0,06 - 0,5 мас.% (в пересчете на борный ангидрид) от жидкого металла. Через 60 - 75 суток подают в ванну борсодержащий компонент в количестве 0,06 - 0,12 мас.% (в пересчете на борный ангидрид) от жидкого металла ежесуточно в течение 2 - 4 суток. 2 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролитическим способом, и может быть использовано при введении электролизера в промышленную эксплуатацию.
Ввод электролизера в эксплуатацию: обжиг, пуск и послепусковой период - в значительной мере определяют срок службы электролизера, устойчивость технологического процесса и качество получаемого алюминия-сырца. В этот период важно снижение (исключение) неравномерности прогрева подины, "натриевого удара" и других отрицательных явлений, приводящих к нарушению целостности и однородности футеровки, нарушениям технологического режима.
Для повышения стойкости футеровки используют реагенты, например борсодержащие, которые в процессе обжига и пуска под воздействием термических и электрических нагрузок, взаимодействуя с материалом футеровки, металлом и электролитом, образуют соединения, повышающие стойкость футеровки к алюминию и электролиту.
Известно выполнение в футеровке подины отражательной печи дополнительного защитного слоя толщиной, равной 0,05-0,3 толщины огнеупорного слоя, расположенного между огнеупорным слоем и засыпкой, состоящего, мас.%:
Борный ангидрид (или борная кислота в пересчете на борный ангидрид) - 10-20
Фтористый натрий - 5-15
Углеродистый материал - 10-20
Легкоплавкая глина - Остальное [1]
Недостатки известного решения:
создание защитного слоя - процесс достаточно длительный из-за тепловой инерционности футеровки и не обеспечивает в полной мере защиту футеровки на ранней стадии от проникновения металлического расплава;
значительный расход материалов.
Борный ангидрид (или борная кислота в пересчете на борный ангидрид) - 10-20
Фтористый натрий - 5-15
Углеродистый материал - 10-20
Легкоплавкая глина - Остальное [1]
Недостатки известного решения:
создание защитного слоя - процесс достаточно длительный из-за тепловой инерционности футеровки и не обеспечивает в полной мере защиту футеровки на ранней стадии от проникновения металлического расплава;
значительный расход материалов.
Известен способ пуска алюминиевого электролизера после капитального ремонта, включающий загрузку пускового материала в шахту, заливку электролита, пуск электролизера, заливку жидкого алюминия, изменение напряжения и вывод на режим эксплуатации, в котором в качестве пускового материала используют твердый рафинированный оборотный электролит, имеющий криолитовое отношение 2,9-3,0 и содержащий 3,5-4,8 мас.% фтористого кальция, а снижение напряжения до рабочего ведут по графику:
1 сутки - 9,0-7,0 В
2 сутки - 7,0-6,0 В
3 сутки - 6,0-5,8 В
4 сутки - 5,8-5,0 В
5,6,7 сутки - 5,0-4,8 В
9 сутки - 4,8-4,5 В [2]
По технической сущности, наличию признаков данное решение выбрано в качестве прототипа.
1 сутки - 9,0-7,0 В
2 сутки - 7,0-6,0 В
3 сутки - 6,0-5,8 В
4 сутки - 5,8-5,0 В
5,6,7 сутки - 5,0-4,8 В
9 сутки - 4,8-4,5 В [2]
По технической сущности, наличию признаков данное решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатки известного решения:
значительны термические напряжения в катодной футеровке из-за значительных перепадов снижаемого напряжения; имеется опасность закарбиживания подины и образования коржей, что ведет к нарушению нормального технического режима.
значительны термические напряжения в катодной футеровке из-за значительных перепадов снижаемого напряжения; имеется опасность закарбиживания подины и образования коржей, что ведет к нарушению нормального технического режима.
Недостаточна высока стойкость катодной футеровки, срок службы электролизера.
Задача предлагаемого технического решения - повышение стойкости футеровки к расплаву, предотвращение проникновения расплава под подину, повышение срока службы электролизера и сортности получаемого металла.
Поставленные задачи решаются тем, что в способе ввода в эксплуатацию электролизера для производства алюминия, включающем обжиг ванны, пуск электролизера, изменение напряжения, вывод на режим эксплуатации, в пусковой период после заливки электролита поднимают напряжение на ванне до 15-20 В с выдержкой 0,4-0,5 ч, после заливки алюминия - 20-30 В до полного расплавления сырья, затем поддерживают напряжение 8-10 В в течение суток, с подачей борсодержащего компонента в количестве 0,03-0,06 мас.% (в пересчете на борный ангидрид) от жидкого металла, а напряжение в послепусковой период поддерживают по следующему графику, В:
2 сутки - 8,5-7,0
3 сутки - 7,5-6,0
4 сутки - 6,5-5,5
5 сутки - 5,0±0,2
6 сутки - 5,5-6,0
7 сутки - 6,5-7,0
8 сутки - 7,0-7,5
9 сутки - 7,5-8,0
10 сутки - 8,0-7,5
11 сутки - 7,5-7,0
12 сутки - 7,0-6,5
13 сутки - 6,0-5,5
14 сутки - 6,0-5,5
15 сутки - 5,5-5,0
16 сутки - 5,5-5,0
17 сутки - 5,0-4,5
причем во 2, 3, 4, 11, 12, 13 сутки подают в ванну борсодержащий компонент в количестве 0,03-0,06 мас.% (пересчете на борный ангидрид) от жидкого металла.
2 сутки - 8,5-7,0
3 сутки - 7,5-6,0
4 сутки - 6,5-5,5
5 сутки - 5,0±0,2
6 сутки - 5,5-6,0
7 сутки - 6,5-7,0
8 сутки - 7,0-7,5
9 сутки - 7,5-8,0
10 сутки - 8,0-7,5
11 сутки - 7,5-7,0
12 сутки - 7,0-6,5
13 сутки - 6,0-5,5
14 сутки - 6,0-5,5
15 сутки - 5,5-5,0
16 сутки - 5,5-5,0
17 сутки - 5,0-4,5
причем во 2, 3, 4, 11, 12, 13 сутки подают в ванну борсодержащий компонент в количестве 0,03-0,06 мас.% (пересчете на борный ангидрид) от жидкого металла.
Кроме того, через 30 суток эксплуатации после пуска подают в ванну борсодержащий компонент в количестве 0,06-0,5 мас.% (в пересчете на борный ангидрид) от жидкого металла до достижения температуры электролита 990-1000oC, а через 60-75 суток эксплуатации после пуска подают в ванну борсодержащий компонент в количестве 0,06-0,12 мас.% (в пересчете на борный ангидрид) от жидкого металла ежесуточно в течение 2-4 суток.
В предлагаемом решении в отличие от прототипа изменяют напряжение на электролизере не только в период обжига и пуска, но и в послепусковой период и подают в ванну борсодержащий компонент.
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.
Негативные явления в футеровке, которые на стадии введения ванн в эксплуатацию приводят к нарушению монолитности подины в настоящее время практически никак не контролируются. Это и неравномерный прогрев на обжиге, "натриевый удар" на пуске и локальная графитация блоков; период воздействия на процессы, происходящие в футеровке: обжиг, пуск и послепусковой период.
Именно в этот период и закладывается ресурс работы электролизеров.
Главными задачами являются
при обжиге - равномерный прогрев по площади подины, снижение (исключение) "натриевого удара", достижение полного коксования межблочных и периферийных швов;
на пуске и в послепусковой период - замедленная стабилизация теплового поля в объеме угольной футеровки (снижение вероятности "натриевого удара"), контроль начальной графитации угольных блоков, стабилизация и контроль процессов, происходящих в футеровке.
при обжиге - равномерный прогрев по площади подины, снижение (исключение) "натриевого удара", достижение полного коксования межблочных и периферийных швов;
на пуске и в послепусковой период - замедленная стабилизация теплового поля в объеме угольной футеровки (снижение вероятности "натриевого удара"), контроль начальной графитации угольных блоков, стабилизация и контроль процессов, происходящих в футеровке.
В предлагаемом решении стабилизация и контроль (активное влияние) осуществляется возмущением энергетического режима ванны (возмущение теплового поля в футеровке).
Это достигается изменением напряжения на ванне и подачей в электролизер борсодержащего компонента в определенные моменты времени и в определенных количествах. Введение борсодержащего компонента не только изменяет энергетический режим электролизера, но и ведет к образованию тугоплавких шпинелей типа m Al2O3•n•B2О3, стойких к воздействию расплавленного алюминия и электролита. Изменение напряжения на ванне (возмущение энергетического режима и соответственно возмущение теплового поля в футеровке способствует образованию тугоплавких соединений, заполнению ими неплотностей и трещин, что в конечном итоге предотвращает проникновение расплавов под подину.
Кроме того, в процессе ввода электролизера в эксплуатацию по данной технологии происходит образование защитного слоя в углеродных блоках и на их поверхности из боридов, карбида бора, алюминий очищается от Ti, V и др.
Таким образом, предлагаемая технология ввода в эксплуатацию электролизера позволяет повысить срок службы и повысить качество получаемого металла.
Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом и другими известными решениями в данной области, направленными на решение аналогичных задач, выявило следующее:
известно выполнение в футеровке отражательной печи защитного слоя в состав которого входит борный ангидрид (или борная кислота в пересчете на борный ангидрид в количестве 10-20 мас.% от состава слоя [1];
известен способ пуска алюминиевого электролизера, в котором снижение напряжения с 9 до 4,5 В ведут по графику в течение 9 суток [2];
известен способ пуска и ввода в нормальную эксплуатацию электролизера для получения алюминия, включающий изменение напряжения: подъем напряжения до напряжения анодного эффекта со скоростью 5-10 В/ч, а снижение до 8,0-8,5 В с этой же скоростью, а до 4,0-4,4 В со скоростью 0,3-0,5 В/ч [3];
известно использование в футеровке подложки, содержащей кислородсодержащие соединения бора в смеси с титаном и алюминием, которые в процессе обжига и пуска образуют плотный защитный слой, включающий диборид титана [4].
известно выполнение в футеровке отражательной печи защитного слоя в состав которого входит борный ангидрид (или борная кислота в пересчете на борный ангидрид в количестве 10-20 мас.% от состава слоя [1];
известен способ пуска алюминиевого электролизера, в котором снижение напряжения с 9 до 4,5 В ведут по графику в течение 9 суток [2];
известен способ пуска и ввода в нормальную эксплуатацию электролизера для получения алюминия, включающий изменение напряжения: подъем напряжения до напряжения анодного эффекта со скоростью 5-10 В/ч, а снижение до 8,0-8,5 В с этой же скоростью, а до 4,0-4,4 В со скоростью 0,3-0,5 В/ч [3];
известно использование в футеровке подложки, содержащей кислородсодержащие соединения бора в смеси с титаном и алюминием, которые в процессе обжига и пуска образуют плотный защитный слой, включающий диборид титана [4].
В результате поиска по патентной и научно-технической литературе и анализа не выявлено известных решений, в которых содержались бы признаки, идентичные существенным отличительным признакам предлагаемого решения.
Использование совокупности известных и отличительных признаков позволяет получать более высокий результат по сравнению с известными решениями.
Подача борсодержащих компонентов в электролизер ведет к возмещению энергетического и теплового режима и к образованию стойких к расплаву и электролиту соединений.
Подача в пусковой и послепусковой периоды борсодержащих (в пересчете на борный ангидрид) менее 0,03 мас.% от жидкого металла не оказывает существенного влияния на процесс (возмущения технологических и теплофизических параметров незначительны, увеличивается продолжительность воздействия).
Подача более 0,12 мас.% приводит к значительным возмущениям в короткие промежутки времени, т.е. к значительным тепловым и электрическим напряжениям на ванне, что отрицательно может сказываться на сроке эксплуатации электролизера. Происходит потеря бора в виде BF3.
Подача борсодержащего компонента (в пересчете на борный ангидрид) через 30 суток после пуска в количестве 0,06-0,5 мас.% от жидкого металла до достижения температуры электролита 990-1000oC и через 60-75 суток после пуска в количестве 0,06-0,12 мас.% ежесуточно в течение 2-4 суток обеспечивает эффективность активного влияния путем возмущения технологических параметров на процессы, происходящие в ванне.
Экспериментально отработанный режим изменения напряжения на ванне, согласованный с подачей борсодержащего сырья и технологическими операциями, способствует повышению эффективности влияния и контроля стабилизации процессов в футеровке электролизера.
Предлагаемая технология позволяет активно влиять на происходящие процессы, обеспечивая повышения срока службы электролизера и количество получаемого металла.
Кроме того, возможно использование электролизера, введенного в эксплуатацию по предлагаемой технологии, в качестве ванны - матки для ввода в эксплуатацию электролизеров данным способом.
Способ осуществляется следующим образом.
Пример. Подготовку и обжиг проводили на металле в соответствии с действующей технологической инструкцией.
В период пуска, после заливки 7500 кг электролита устанавливают напряжение 18 В и выдерживают 0,5 ч. Затем устанавливают напряжение 6 В и выдерживают в течение суток. Затем заливают 5000 кг алюминия и устанавливают напряжение 25 В до полного проплавления пускового сырья. После прогрева ванны поддерживают напряжение 9 В и загружают 0,054 мас.% борной кислоты, что составляет 0,03 мас.% в пересчете на борный ангидрид от массы жидкого алюминия. Напряжение на ванне поддерживают в соответствии с экспериментально установленным графиком, причем во 2, 3, 4, 11, 12, 13 сутки подают в ванну по 0,108% борной кислоты ежесуточно, что составляет 0,06 мас.% в пересчете на борный ангидрид от массы жидкого алюминия.
Через 30 суток после пуска электролизера подавали в ванну по 0,18 мас.% борной кислоты, что составляет 0,1 мас.% в пересчете на борный ангидрид от массы жидкого металла. Подачу осуществляют ежесуточно до достижения температуры электролита 990-1000oC.
Возвращение ванны к нормальной работе происходило самопроизвольно.
Через 70 суток эксплуатации после пуска подают ежесуточно в течение 3 суток 0,126 мас.% борной кислоты, что составляет 0,07 мас.% в пересчете на борный ангидрид от массы жидкого алюминия. В некоторых случаях в качестве борсодержащего компонента при вводе электролизера в эксплуатацию в ванну подавали буру - Na2B4O7•10H2O в количествах, определяемых данной технологией, в пересчете на борный ангидрид, в соответствии с режимом подачи борсодержащего компонента и режимом изменения напряжения на ванне.
Результаты ввода электролизера в эксплуатацию предлагаемым способом подтверждают эффективность технологии: на 20 ваннах, введенных в эксплуатацию, в течение года не наблюдалось технологических нарушений, связанных с нарушениями целостности футеровки, ванны работают в стабильном технологическом режиме и выдают в основном металл марок A6, A7.
Claims (3)
1. Способ ввода в эксплуатацию электролизера для производства алюминия, включающий обжиг ванны, пуск электролизера, изменение напряжения, вывод на режим эксплуатации, отличающийся тем, что в пусковой период после заливки электролита поднимают напряжение на ванне до 15 - 20 В с выдержкой 0,4 - 0,5 ч, после заливки алюминия - 20 - 30 В до полного расплавления сырья, затем поддерживают напряжение 8 - 10 В в течение суток с подачей борсодержащего компонента в количестве 0,03 - 0,06 мас.% (в пересчете на борный ангидрид) от жидкого металла, а напряжение в послепусковой период поддерживают по следующему графику, В:
2 сутки - 8,5 - 7,0
3 сутки - 7,5 - 6,0
4 сутки - 6,5 - 5,5
5 сутки - 5,0 ± 0,2
6 сутки - 5,5 - 6,0
7 сутки - 6,5 - 7,0
8 сутки - 7,0 - 7,5
9 сутки - 7,5 - 8,0
10 сутки - 8,0 - 7,5
11 сутки - 7,5 - 7,0
12 сутки - 7,0 - 6,5
13 сутки - 6,0 - 5,5
14 сутки - 6,0 - 5,5
15 сутки - 5,5 - 5,0
16 сутки - 5,5 - 5,0
17 сутки - 5,0 - 4,5
причем на 2, 3, 4, 11, 12, 13 сутки подают в ванну борсодержащий компонент в количестве 0,03 - 0,06 мас.% (в пересчете на борный ангидрид) от жидкого металла.
2 сутки - 8,5 - 7,0
3 сутки - 7,5 - 6,0
4 сутки - 6,5 - 5,5
5 сутки - 5,0 ± 0,2
6 сутки - 5,5 - 6,0
7 сутки - 6,5 - 7,0
8 сутки - 7,0 - 7,5
9 сутки - 7,5 - 8,0
10 сутки - 8,0 - 7,5
11 сутки - 7,5 - 7,0
12 сутки - 7,0 - 6,5
13 сутки - 6,0 - 5,5
14 сутки - 6,0 - 5,5
15 сутки - 5,5 - 5,0
16 сутки - 5,5 - 5,0
17 сутки - 5,0 - 4,5
причем на 2, 3, 4, 11, 12, 13 сутки подают в ванну борсодержащий компонент в количестве 0,03 - 0,06 мас.% (в пересчете на борный ангидрид) от жидкого металла.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что через 30 суток эксплуатации после пуска подают в ванну борсодержащий компонент в количестве 0,06 - 0,5 мас. % (в пересчете на борный ангидрид) от жидкого металла до достижения температуры электролита 990 - 1000oC.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что через 60 - 75 суток эксплуатации после пуска подают в ванну борсодержащий компонент в количестве 0,06 - 0,12 мас.% (в пересчете на борный ангидрид) от жидкого металла ежесуточно в течение 2 - 4 суток.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97101676A RU2118996C1 (ru) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | Способ ввода в эксплуатацию электролизера для производства алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97101676A RU2118996C1 (ru) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | Способ ввода в эксплуатацию электролизера для производства алюминия |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2118996C1 true RU2118996C1 (ru) | 1998-09-20 |
| RU97101676A RU97101676A (ru) | 1999-02-27 |
Family
ID=20189621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97101676A RU2118996C1 (ru) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | Способ ввода в эксплуатацию электролизера для производства алюминия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2118996C1 (ru) |
-
1997
- 1997-02-05 RU RU97101676A patent/RU2118996C1/ru active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5024737A (en) | Process for producing a reactive metal-magnesium alloy | |
| US5227045A (en) | Supersaturation coating of cathode substrate | |
| CA2003660C (en) | Supersaturation plating of aluminum wettable cathode coatings during aluminum smelting in drained cathode cells | |
| WO1999041431A1 (en) | Catalytic dissolution of aluminum oxide during electrolytic reduction of alumina | |
| US5158655A (en) | Coating of cathode substrate during aluminum smelting in drained cathode cells | |
| CN109136995B (zh) | 一种生产稀土金属及合金的方法 | |
| CN109371429B (zh) | 一种提高稀土金属产品质量的方法 | |
| CN101270482B (zh) | 一种铝电解槽的启动方法 | |
| RU2118996C1 (ru) | Способ ввода в эксплуатацию электролизера для производства алюминия | |
| Brown | The Wettability of TiB2-Based Cathodoes in Low-Temperature Slurry-Electrolyte Reduction Cells | |
| Beck | Production of aluminum with low temperature fluoride melts | |
| AU659247B2 (en) | Cell for the electrolysis of alumina preferably at low temperatures | |
| US3756929A (en) | Method of operating an aluminium oxide reduction cell | |
| AU701370B2 (en) | Maintaining protective surfaces on carbon cathodes in aluminium electrowinning cells | |
| RU2716569C1 (ru) | Способ электролиза криолитоглиноземных расплавов с применением твердых катодов | |
| Tao et al. | Cathodic electrochemical behavior in Na 3 AlF 6-Al 2 O 3-LiF-based melts at tungsten electrode with various cryolite ratios | |
| RU2188256C1 (ru) | Способ пуска алюминиевого электролизера после капитального ремонта | |
| US5352338A (en) | Cathode protection | |
| RU2255144C2 (ru) | Способ пуска алюминиевого электролизера | |
| CN114774992B (zh) | 一种铝电解生产方法 | |
| CN100515546C (zh) | 惰性阳极组件 | |
| RU2164556C2 (ru) | Способ защиты угольной футеровки алюминиевого электролизера | |
| Xianxi | Aluminum electrolytic inert anode | |
| CN114108034B (zh) | 熔盐电解处置废旧含锆/铬耐火材料实现资源化利用方法 | |
| CN101985672A (zh) | 钢包透气砖的投补方法 |