SU855079A1

SU855079A1 - Method of control of thermal aluminium electrolysis

Info

Publication number: SU855079A1
Application number: SU792841677A
Authority: SU
Inventors: Михаил Константинович Кулеш; Николай Андреевич Калужский; Александр Александрович Дмитриев; Иван Георгиевич Турушев; Михаил Федорович Синани
Priority date: 1979-11-23
Filing date: 1979-11-23
Publication date: 1981-08-15

Description

1one

Изобретение относитс к алюминиевой промышленности, в частности к технологии получени алюмини электролизом , и может быть использовано дл регулировани теплЬвого режима, который зависит от длительности периода времени работы электролизера.The invention relates to the aluminum industry, in particular, to the technology of aluminum production by electrolysis, and can be used to regulate the heat mode, which depends on the duration of the period of operation of the electrolyzer.

В футеровку катодного устройства сшюминиевого электролизера внедр етс натрий и проникают фтористые ооли, глинозем, металл. В св зи с этим в зависимости от продолжительности эксплуатации его (особенно в течение первых 1,0-1,5 лет), теплопроводность футеровочных материалов и тепловые потери наружными поверхност ми катода возрастают. Сущность неуправл емых (самопроизвольных ) изменений теплового режима электролизера состоит в том, что по мере увеличени продолж тельности его работы растет толщина гарнисажей , настылей, коржей и сло осадка глинозема на подине, соответственно частично возрастает термическое сопротивление тепловым потокам от расплава к стенкам и за счет этого теплопотери повышаютс гз меньшей степени. Од(овремонноSodium is introduced into the lining of the cathode device of the aluminum cell and fluoride ooli, alumina, and metal penetrate. In this connection, depending on the duration of its operation (especially during the first 1.0-1.5 years), the thermal conductivity of lining materials and thermal losses on the external surfaces of the cathode increase. The essence of uncontrolled (spontaneous) changes in the thermal mode of the electrolyzer is that as the duration of its operation increases, the thickness of the crust, overcrushes, cake layers and bottom layer of alumina sediment increases, and the thermal resistance to heat flows from the melt to the walls and due to This heat loss increases to a lesser degree. Od (overwhelming

увеличиваетс количество тепла, выдел емого в электролизере, главным образом в результате роста частоты анодных эффектов. Отмече.нные факторы привод т к дестабилизации технологического режима, т.е. к частым и значительным отклонени м от номинальных параметров, а иногда и к зат жным нарушени м технологии, the amount of heat released in the electrolyzer increases, mainly as a result of an increase in the frequency of anode effects. These factors lead to destabilization of the technological regime, i.e. to frequent and significant deviations from the nominal parameters, and sometimes to lengthy violations of technology,

10 сопровождающимс повышением температуры электролита. Из-за этого заметно снижаютс технико-зкономические показатели процесса. Так, например , при сравнении показателей по ис15 течении б-и и 48-и мес от момента пуска электролизера выход по току снижаетс более чем на 2%. Значительно увеличиваютс расходные коэффициенты по сырью и электроэнергии. 10 with an increase in electrolyte temperature. Because of this, the technical and economic indicators of the process are markedly reduced. So, for example, when comparing indicators for the flow of b-and and 48 months from the moment of the start of the electrolyzer, the current output decreases by more than 2%. The consumption ratios for raw materials and electricity increase significantly.

20 Однако из-за отсутстви эффективного , Нсщежного способа регулировани все изменени теплового режима промышленного электролизера, обусловленные пропиткой футеровки компонен25 тами расплава, протекают самопроизвольно , т.е. без вмешательства обслуживающего персонала и, следовлт льно , со значительными потер ми K.Vтодного алюмини , сырь и элект1)г.-30 э ергии.20 However, due to the lack of an effective, clever method of regulating, all changes in the thermal regime of an industrial electrolyzer, due to the impregnation of the lining with the components of the melt, proceed spontaneously, i.e. without the intervention of service personnel and, consequently, with significant losses of K.Vthodnoy aluminum, raw materials and elekt1) g-30 ergii.

Нежелательные изменени тепловог режима можно устранить регулированием термического сопротивлени стенок катода или изменением интенсивности отвода тепла с помощью теплоносителей l. Дл осуществлени указанных технических решений требуютс значительные затраты труда , материалов и электроэнергии.Unwanted changes in the heat mode can be eliminated by adjusting the thermal resistance of the cathode walls or by changing the intensity of heat removal with the help of heat carriers l. To implement these technical solutions, considerable labor, materials and electricity are required.

На практике в зависимости от температуры окружающего воздуха, технологического режима и конструкции электролизера поступление тепловой энергии регулируетс изменением рабочего напр жени Смеждуполюсного рассто ни и силы тока 2J.In practice, depending on the ambient air temperature, the technological mode and the design of the electrolyzer, the input of thermal energy is controlled by changing the operating voltage of the Near pole distance and the current strength 2J.

Однако существунмдие методы не могут быть использованы дл систематического постепенного повышени прихода тепла при эксплуатации ванны по следующим причинам.However, the existing methods cannot be used to systematically gradually increase the heat input during the operation of the bath for the following reasons.

Практически все серийные электролизеры , расположенные в одном или двух корпусах, работают с различн ыми периодами времени с момента их пуска, следовательно, увеличение серийной токовой нагрузки по отношению , к номинальной, в целом приводит не к улучшению, а к ухудшению технологического состо ни .Practically all serial electrolyzers located in one or two packages work with different periods of time from the moment of their start-up, therefore, an increase in the serial current load relative to the nominal one, in general, leads to an improvement, not a deterioration in the technological state.

Возможно использование подпитывающих агрегатов, спагтиально приспособленных дл каждого электролизера , но экономически это невыгодноIt is possible to use feed units that are spaghetically adapted for each electrolyzer, but it is economically disadvantageous

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ регулировани теплового режима электролизера, цель котрого - повышение выхода по току и снижение числа анодных эффектов зThe closest to the present invention is a method of controlling the thermal mode of the electrolyzer, the purpose of which is to increase the current efficiency and reduce the number of anode effects of

Однако осуществить эффективное управление тепловым режимом путем изменени межэлектродного зазора практически невозможно, так как дл каждой ванны необходимо ( например еженедельно устанавливать с достаточной степенью точности очень сложную зависимость рабочего напр жени от р да технологических факторов .However, it is practically impossible to effectively control the thermal regime by changing the interelectrode gap, since for each bath it is necessary (for example, a very complex dependence of the operating voltage on a number of technological factors is established weekly with a sufficient degree of accuracy.

На алюминиевых заводах нашей стр ны рабочее напр жение на электролизерах устанавливают и поддерживают на основании визуальной оценки, которую дает обслуживающий персонал исход из своего производственного опыта. В имеющихс на заводах технических материалах ( инструкци х, отчетах и т.п.) и публикаци х нет расчетных формул или графиков, по которым в каждом конкретном случае можно определить зависимость рабочего напр жени от всего комплекса конструктивных и технологических параметров .In the aluminum smelters of our page, the working voltage in the electrolyzers is established and maintained on the basis of a visual assessment, which is given by the staff on the basis of their production experience. There are no design formulas or graphs available in factories (instructions, reports, etc.) and publications, according to which in each case it is possible to determine the dependence of the operating voltage on the whole complex of design and technological parameters.

Целью изобретени вл етс сниже ние частоты возникновени анодных эффектов и стабилизаци величины и })Орм(л рабочего пространства.The aim of the invention is to reduce the frequency of occurrence of anode effects and stabilize the magnitude and}) orme (l working space.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу регулировани теплового режима электролизера дополнительно повышают электрическое сопротивление межэлектродного зазора в соответствии с длительностью его эксплуатации на величины , рассчитываемые по формулеThis goal is achieved by the fact that, according to the method of controlling the thermal mode of the electrolyzer, the electrical resistance of the interelectrode gap is further increased in accordance with the duration of its operation by values calculated by the formula

да 152.07 - 834,44 1512,17 -Г -Г 2Yes 152.07 - 834.44 1512.17 -Y-2

где дК - значение приращени электрического сопротивлени межэлектродного зазора. Ом- 10 8С- длительность периода времени эксплуатации электролизера от пуска до момента повышени электросопротивлни , мес.where dK is the increment value of the electrical resistance of the interelectrode gap. Ohm- 10 8С- duration of the period of operation of the electrolyzer from the start up to the moment of increasing the electrical resistance, months.

Способ осуществл ют следующим образом.The method is carried out as follows.

Еженедельно или ежемес чно в прелагаемую формулу подставл етс значение длительности периода времени эксплуатации каждого серийного электролизера и рассчитываетс приращение электрического сопротивлени межэлектродного зазора. Затем по имеющимс в технологических инструкци х и литературных источниках за-висимост м измен ют один или одновременно несколько из перечисленных технологических параметров: содержание в электролите добавок солей Са, Мд, Li и т.п.; криолитовое отношение , междуполюсное рассто ние и уровень электролита на величины, обеспечивающие в данный момент приращение электросопротивлени межэлектродного зазора, значение которого получено оасчетным путем.Weekly or monthly, the value of the duration of the time period of operation of each serial cell is substituted into the proposed formula and the increment of the electrical resistance of the interelectrode gap is calculated. Then, according to the dependencies available in technological instructions and literature sources, one or several of the following technological parameters are changed: the content of Ca, Md, Li salts, etc. in the electrolyte; the cryolite ratio, the interpolar distance and the electrolyte level by the values that currently provide the increment of the electrical resistance of the interelectrode gap, the value of which is obtained by measuring.

Пример . Дл электролизера с верхним токоподводом, проработавшего 6 мес с момента его пуска, рассчитываетс приращение электросопротивлени межэлектродного зазораAn example. For the electrolyzer with the upper current lead, which has been in operation for 6 months from the moment of its launch, the increment of the electrical resistance of the interelectrode gap is calculated

,R „ 152,07 - 1512Д7 , R 152.07 - 1512D7

3636

8 eight

55-10 Ом.55-10 ohms.

Согласно полученному результату расчета повышают электрическое сопртивление межэлектродного зазора. Дл этого уменьшают уровень электролита на 5 см и увеличивают межполюсное рассто ние на 0,14 см.According to the obtained calculation result, the electric resistance of the interelectrode gap is increased. To do this, reduce the electrolyte level by 5 cm and increase the interpolar distance by 0.14 cm.

Использование предлагаемого способа регулировани теплового режима электролизера обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества: стабилизируетс величина и форма рабочего пространства, снижаетс частота возникновени анодных эффектов, что позвол ет значительно улучшить его технологическое состо ние в целом.Using the proposed method of controlling the thermal mode of the electrolyzer provides the following advantages compared with the known one: the size and shape of the working space stabilizes, the frequency of occurrence of anode effects is reduced, which makes it possible to significantly improve its technological state as a whole.

Claims

1. USSR author's certificate 337429, cl. C 25 C 3/08, 1970.

2. Reference Methyplurg on non-ferrous metals. Aluminum production. Metallurgists, 1971, p. 282-285.

five

3. The patent of Switzerland 614913, cl. C 25 C 3/20, published. 1972,