Способ интегрального гашения и предупреждения анодных эффектов алюминиевых электролизеров

 

Использование: технология электролиза алюминия, может быть использована на алюминиевых заводах при создании автоматической системы управления технологического процесса. Сущность изобретения: при помощи оператора или автоматически уменьшают, а затем через заданную паузу восстанавливают ток серии. 3 з.п.ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (я)5 С 25 С 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4845925/02 (22) 10.05.90 (46) 15.10.92. Бюл. М 38 (71) Специализированный трест "Сибцветметэнерго" (72) P.È.oñòàïåíêî (56) Патент Норвегии М 153536, кл. С 25 С 3/06, 3/20, 1983. (54) СПОСОБ ИНТЕГРАЛЬНОГО ГАШЕНИЯ

И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ АНОДНЫХ ЭФИзобретение относится к технологии электролиза алюминия и может быть использовано на алюминиевых заводах при создании автоматической системы управления технологического процесса.

Существо изобретения заключается в том, что оператором или автоматически уменьшают, а затем, через заданную паузу восстанавливают ток, Причем продолжительность бестоковой паузы или глубокого снижения тока устанавливают равной времени, необходимого на усреднение концентрации глинозема в пространствах МПР и борт-анод для электролизеров серии, а ток восстанавливают толчком до заданной амплитуды, затем постепенно до рабочего, амплитуду выбирают из интервала значений (0,5 — 1,0)lp, где Ip — рабочий ток.

Известно, что электромагнитные силы вызывают отклонение поверхности раздела металл-электролит от плоскости, параллельной горизонту. Это отклонение тем больше, чем выше мощность и производительность электролизера. Для электролизеров 150—

160 кА, с двухсторонним токоподводом эта граница интерпретируется трехмерной по„„. Ж„„1768664 А1

ФЕКТОВ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ (57) Использование: технология электролиза алюминия, может быть использована на алюминиевых заводах при создании автоматической системы управления технологического процесса. Сущность изобретения: при помощи оператора или автоматически уменьшают, а затем через заданную паузу восстанавливают ток серии. 3 з.п.ф-лы. верхностью холма. Высота холма составляет 4 — 12 см.

В соответствии с конфигурацией границы металл-электролит вырабатывается поверхность анода. Поэтому слой электролита в электролизере в установившемся режиме имеет примерно одинаковую толщину в различных точках.

Известно, что анодный эффект в алюминиевых электролизерах возникает из-за снижения концентрации глинозема в электролите, заключенном в МПР ниже критической величины, Она соответствует анодной плотности тока, температура электролита и другим факторам. Известно также, что перенос глинозема под анол осуществляется циркуляцией электролита в направлении борт-анод, скорость которой с приближением к центру анода падает. С другой стороны, разложение глинозема в центральных областях идет быстрее, чем на периферии из-за несколько большей плотности тока. Это приводит к значительной разнице концентрации глинозема в электролите у борта и под центральными областями анода. Поэтому условия для пассивации анода в центральных областях возникают при еще

1768664

10 достаточно высокой концентрации глинозема на периферии МПР, Это ведет к повышению плотности тока на периферии, что в свою очередь, способствует расширению области пассивации анода, и, s конечном счете, приводит к возникновению анодного эффекта, для которого характерна полная пасси вация.поверхности. анода.

Механизм устранения этого явления заключается в смывании анодной поверхности электролитом, обогащенным глино1 земом и алюминием . Для этого вызывают в расплаве электролизера с помощью газа, механически или электромеханически волну из металла и электролита, достигающую подошвы анода, многократно усиливающую циркуляцию электролита, выносящую электролит, богатый глиноземом от бортов в

МПР.

При отключении (глубоком снижении) тока поверхность размела между электролитом и металлом придет в движение и займет определенное положение. Под центром анода толщина электролита увеличится с 4 до 8 — 16 см (при высоте холма 4 — 12 см). Указанный обьем заполнится электролитом, обогащенным глиноземом, поступившим от бортов, Обогащенный электролит омоет всю подошву анода при своем движении, 3а время бесконтактной паузы должны в основном закончиться бурные конвективные процессы в электролите и металле восстановится граница раздела. Опыты на ванне С8Б показали, что время бестоковой паузы должно быть не менее 20С.

При включении тока граница снова прийдет в движение в направлении к подошве анода, стремясь занять прежнюю форму, При этом она проскочит установившееся положение, Возможно кратковременный всплеск металла на анод и таким образом активизация его поверхности.

Интенсивность всплеска металла под анод будет зависеть от скорости нарастания и от амплитуды тока, -которые поддаются управлению.

Таким образом, за цикл: отключение тока, бестоковая пауза, включение тока с заданной скоростью до заданной амплитуды происходит операция по обогащению электролита в МПР глиноземом и активация поверхности анода.

При коммутации тока серии эта операция будет происходить во всех последовательно включенных ваннах. Б одних ваннах случайно или по условиям пуска системы управления коммутационного устройства она совпадает с моментом возникновения анодного эффекта. Для других эта операция будет профилактической, Бремя проведе15

55 ния операции должно быть согласовано с временем обработки серии, поступлением в ванны глинозема.

Следующая окоммутационная операция (КО) должна быть выполнена (через 3-6 ч), когда в серии возникает первая вспышка после первой КО, К этому моменту число электролизеров на вспышке (около этого) должно возрасти. Однако для многих еще вторая КО окажется профилактической. И так каждые последующие КО, проводимые в моменты анодного эффекта какой-либо ванны серии, приведут постепенно к синхронизации анодных эффектов во всех ваннах.

При частоте КО, например 4 — 5 штук в сутки серия выйдет на режим 0,05 вспышек в сутки.

Такой режим при условии штатной работы АСУ ТП, поддерживающей постоянство омического сопротивления ванн в межвспышечный период, приведет к тому, что ток в серии будет практически постоянен, Приведенный анализ позволяет считать, что КО, осуществляемые коммутационным устройством обеспечить автоматическое гашение анодных эффектов в электролизерах серии.

При среднем напряжении анодного эффекта 40 В, токе серии 160 кА, исходному количеству вспышек 2 шт. в сутки, при средней длительности 2 мин количество энергии в сутки, выделяемое вспышками без электролизера в серии 450 В, составляет 38400 кВч. При удельном расходе электроэнергии i 6400 кВт, на тонну с помощью этой энергии можно выработать 2,34 т. алюминия в сутки.

Снижение выпуска алюминия из-за бестоковых пауз при КО не сопровождается затратами энергии и будет компенсировано путем небольшого увеличения рабочего тока серии.

Формула изобретения

1. Способ интегрального гашения и предупреждения анодных эффектов алюминиевых электролизеров путем электромагнитного воздействия на расплав алюминия и электролита, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью экономии электроэнергии и повышения производительности электролизеров, периодически уменьшают, а затем через заданный интервал времени восстанавливают ток серии.

2. Способ поп1,отл ича ющийся тем, что интервал снижения тока равен времени, необходимому для устранения концентрации глинозема в электролизерах серии, 3. Способ по и 1, отличающийся тем, что восстанавливают ток скачком до

1768664

15

25

35

45

Составитель А,Абросимов

Техред М.Моргентал Корректор М. Керецман

Редактор А Бер

Заказ 3623 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 заданной амплитуды, затем — до рабочего значения плавно за заданный интервал времени.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что заданную амплитуду устанавливают равной (0,5 — 1,0)lp, где lp — рабочий ток серии.