SU1578232A1 - Способ электролитического получени алюмини - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии цветных металлов и может быть использовано при производстве алюмини  электролитическим способом в алюминиевых электролизерах с обожженными анодами. Цель изобретени  - повышение производительности электролизера за счет стабилизации теплового режима. В электролизере поддерживают уровень металла в соответствии с зависимостью H=0,4-(0,010-0,14)L, а отношение уровн  электролита к уровню катодного металла H/H=0,3+(0,030-0,045)L, где H - уровень металла, м

L - длина шахты электролизера, м

H - уровень электролита, м. Способ обеспечивает перераспределение тепловых потерь и повышает технико-экономические показатели процесса. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии цветных металлов и может быть использовано при производстве алюмини  электролитическим способом в алюминиевых электролизерах с обожженными анодами.

Цель изобретени  - повышение производительности электролизера за счет стабилизации теплового режима.

В способе электролитического получени  алюмини , включающем электролиз криолитоглиноземного расплава, процесс электролиза на электролизерах с обожженными аноцами ведут при уровн х металла, который определ ют в соответствии с выражением Н 0,4 - (0,010-0,014) L, где Н - уровень металла, м; L - длина шахты ванны, м,. а дл  снижени  тепловых

потерь отношение уровн  электролита к уровню металла поддерживают в соответствии с уравнением h/H 0,3 + + (0,030-0,045) L, где h - уровень, электролита, м.

Уровень алюмини  в шахте ванны зависит от типа и мощности электролизера , его энергетического режима работы . На электролизерах с непрерывным самообжигающимс  анодом и верхним подводом тока тепловые потери анодным узлом составл ют 48,4%, катодным - 51,6%. При этом известно, что с увеличением единичкой мощности электролизера дол  тепловых потерь катодным узлом возрастает, В то же врем  на электролирезарх с обожженными анодами той же мощности тепчопь.с потери анодным и катодным узлами PJRсл j

00 ГС

со

К5

кы соответственно 66,3 и 37,7%. Дол  тепловых потерь анодным узлом тем больше, чем выше единична  мощность электролизера« В значительной степени на перераспределение тепловых потерь вли ет частота вскрыти  поверхности глиноземной засыпки при замене израсходованных анодов на новые. Перераспределение тепловых потерь при одних и тех же уровн х металла и электролита в шахте ванны приводит к нестабильности энергетического режима работы электролизера, повышенной частоте анодных эффектов, увеличению расхода электроэнергии. Снижение интенсивности теплообмена между расплавом шахты ванны и окружающей средой за счет уменьшени  уровн  металла (теплопроводность алюмини  в 200 раз больше теплопроводности электролита) с одновременным ув.еличе- нием уровн  электролита (теплоемкость электролита больше теплоемкости алюмини  на 17%) позвол ет стабилизировать энергетический режим работы сверхмощных электролизеров и тем самым обеспечить высокую их производительность по выпуску алюмини .

Пример. В шахту ванны электролизера загружают фтористые соли и заливают 4-6 т жидкого алюмини  с. таким расчетом, чтобы слой его на подине был не менее 4-5 см. Аноды и периферию шахты ванны засыпают сырьем . Толщина засыпки на анодах составл ет 6-10 см. Электролизер подключают к действующей серии через шунтирующее устройство. Обжиг подины ведут в течение 48 ч. Пуск ведут на анод- ном эффекте 30-35 В. Признаком нормального пуска  вл етс  регул рность по влени  анодных эффектов. Напр жение на электродах снижают за 6 сут до рабочего напр жени  4,1-4,3 В. В течение этого времени повышают уровень металла в шахте ванны за счет подпла лени  твердого алюмини . Электролизеры с обожженными анодами на силу тока 160; 175 и 255 кА испытывают при уровн х металла 17; 20; 28 и 38 см и при уровн х электролита 13, 17, 20 и 24 см,. В процессе испытаний электролизеров определ ют среднее напр жение , температуру электролита, частоту анодных эффектов, криолитовое отношение, выход по току, выход по энергии и расход технологической электроэнергии посто нного тока. По0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

лученные результаты обрабатывают методом наименьших квадратов в виде линейных зависимостей. Технико-экономические показатели работы электролизеров с обожженными анодами представлены в табло 1 и 2.

Как видно из данных табл. 1, уровень металла в шахте ванны вли ет на технико-экономические показатели работы электролизера, причем лучшие технико-экономические показатели имеют место при уровн х металла, определ емых из соотношени  Н 0,4 - - (0,010-0,014) L. В данном соотношении угловой коэффициент, равный 0,01, соответствует начальному периоду эксплуатации электролизера. При угловом коэффициенте менее 0,01 увеличиваетс  уровень металла, возрастают тепловые потери электролизером и снижаютс  его технико-экономические показатели,, Угловой коэффициент, равный 0,014, соответствует тому периоду эксплуатации электролизера, когда имеет место уменьшение теплового сопротивлени  цокол  катодного кожуха за счет увеличени  теплопроводности теплоизол ционных материалов . Теплопроводность теплоизол ционных материалов возрастает вследствие пропитки их фтористыми сйл ми и алюминием . При угловом коэффициенте более 0,014 уровень алюмини  в шахте ванны имеет нестабильное состо ние, увеличиваетс  его перекос и циркул ци , ухудшаютс  технико-экономические показатели работы электролизеров.

Данные табл. 2 показывают, что с увеличением единичной мощности электролизера отношение уровн  электролита к уровню металла возрастает пр мо пропорционально длине шахты ванны, при этом наилучшие технико-экономические показатели получают при отношении уровн  электролита к уровню металла , определ емому из выражени  h/H 0,3 + (0,030-0,045) Lo Угловой коэффициент, равный 0,030-0,045, соответствует критическому уровню электролита 15,7-22,4 см0 При отклонении уровн  электролита от его критического уровн  нарушаютс  услови  тепломассопереноса и снижаютс  технико-экономические показатели электролизеров i

Таким образом, способ электролитического получени  алюмини , в котором процесс электролиза криолитоглинеземного расплава ведут при уровне металла и отношении уровн  электролита к уровню металла, определ емом по предложенным зависимост м, позвол ет обеспечить стабилизацию теплового режима работы электролизера с обожженными анодами и получить увеличение их производительности

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   отличающийс  тем, чт с целью повышени  производительн электролизера за счет стабилизац теплового режима, электролиз про д т при уровне Н металла в шахте электролизера, определ емом выра ем Н 0,4 - (0,010-0,014) L, гд длина шахты ванны, м. .
2. 2. Способ по п. 1, о т л и ч щ и и с   тем, что, с целью сни ни  тепловых потерь, отношение у н  h электролита к уровню металл шахте электролизера поддерживают

   1„ Способ электролитического получени  алюмини , включающий электролиз криолитглиноземного расплава в 15 соответствии с уравнением h/H электролизерах с обожженными анодами, 0,3 + (0,030-0,045) L, м.

   0

   отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности электролизера за счет стабилизации теплового режима, электролиз производ т при уровне Н металла в шахте электролизера, определ емом выражением Н 0,4 - (0,010-0,014) L, где L- длина шахты ванны, м. . 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью снижени  тепловых потерь, отношение уровн  h электролита к уровню металла в шахте электролизера поддерживают в

   5 соответствии с уравнением h/H 0,3 + (0,030-0,045) L, м.

   Таблица 1