Способ обжига электролизера для производства алюминия

 

Изобретение относится к производству алюминия электролитическим способом. Сущность изобретения заключается в том, что в способе обжига электролизера для производства алюминия разогревают подину, загружают на подину соли, заливают жидкий алюминий и подключают электролизер в цепь постоянного тока. Загружаемые соли содержат расплав хиолита и хлорида и/или фторида бария. Соотношение этих компонентов: хиолит - 75 - 80%, хлорид и/или фторид бария - 25 - 20%. Технический результат: повышение срока службы электролизера за счет равномерного обжига футеровки и равномерного распределения токовых нагрузок в подине, улучшение токораспределения по блюмсам. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к производству алюминия электролитическим способом и может быть использовано при подготовке электролизеров к промышленной эксплуатации.

Цель изобретения повышение срока службы электролизера за счет равномерного прогрева подины и снижения скорости насыщения футеровки катодного устройства натрием в период обжига.

Известен способ подготовки подины электролизера для получения алюминия к эксплуатации [1] Значительны потери фтористых солей, нестабилен технологический процесс в пусковой период при использовании способа.

Технология обжига состоит из двух этапов. На первом этапе разогрев подины проводят известными способами, например, на металле или горелками. На втором этапе, в утепленную на первом этапе обжига шахту электролизера загружают смесь солей, содержащую, мас.

хиолит 75 80 хлорид и/или фторид бария 20 85 Загрузку солей в виде сухой смеси производят по периферии шахты и заливают алюминий.

Обработка ванны происходит от периферии к центру по мере проплавления солей.

При заливке расплава солей одновременно поднимают анод, затем заливают жидкий алюминий.

Соли бария используют для повышения плотности солевого расплава, что необходимо для удержания расплава солей под слоем расплава металла и предотвращения перемешивания с ним.

Происходит образование тугоплавких соединений бария, заполняющих поры в блоках, трещины в швах и блоках, неплотности в местах контакта подовой массы и блоков.

Расплав солей либо готовят в специальной печи, либо используют электролит производства АВЧ. Заливка и выливка из электролизера солевого расплава производится вакуум-ковшом, что снижает трудоемкость технологии. Выливка может производиться из обоженного электролизера в другой, подготовленный к этому этапу обжига.

В качестве смеси солей (расплава солей) используют хиолит (К.О.1,2 - 1,5) 75 80 мас. хлорид и/или фторид бария 20 25 мас. При меньших 75 мас. содержаниях хиолита возрастает количество тяжелых барийсодержащих солей -более 25 мас. которые высаживаются на подине и снижают электропроводность. При больших 80 мас. содержаниях хиолита снижается содержание тяжелых барийсодержащих солей менее 20 мас. снижается плотность расплава солей, возможно их замешивание в алюминий и возрастают потери фторсолей, из-за недостатка барийсодержащих солей не достигается в полной мере эффект упрочнения футеровки и ухудшается распределение тока в подине.

Использование барийсодержащих солей наиболее целесообразно в смеси хлорид бария + фторид бария при соотношении 1:1. В этом случае образуется в процессе обжига более тугоплавкое соединение фторхлорид бария (BaCl₂·BaF₂).

Поддержание плотности расплава солей 2,6 2,8 г/см³ обеспечивает его постоянное расположение под уровнем металла, в соотношение слоев 1:2 1:4 обеспечивает защиту от потерь фторсолей в процессе обжига.

Способ реализуется следующим образом.

Пример 1. Обжиг электролизера проводили в два этапа. На первом этапе осуществлялся обычный обжиг не металле (5 т). Через сутки при достижении температуры металла 750^oC производили заливку расплава солей, содержащего 25 мас. хлористого бария и 75 мас. хиолита, имеющего температуру плавления 660^oC, в количестве 4 т и устанавливают напряжение 5,0 В. Через 4 ч напряжение устанавливают 4,5 В, через 10 ч 4,0 В и поддерживают до момента пуска. Через 2 сут пусковая шихта проплавилась и электролизер работал в режиме пуска.

В послепусковой период было проведено исследование работы электролизера: перепад напряжения в подине 320 мВ, трещин в швах и блоках нет, за период работы происходило постоянное снижение содержания железа (с 1,30 до 0,35 на 40 сут), кремния (с 0,60 до 0,12 на 40 сут).

Электролизер работает устойчиво.

Пример 2. На первом этапе обжиг проводили на металле (6 т). Через сутки при достижении температуры 730^oC производили заливку расплава солей, содержащего 13 мас. хлористого бария, 10 мас. фтористого бария, 77 мас. хиолита, имеющего температуру плавления 700^oC, в количестве 2,5 т. Устанавливают напряжение 5,5 В.

Через 4,5 ч напряжение 5,0 В, через 10 ч 4,5 В, через 12 ч 4,0 В и поддерживают его до момента пуска.

Пример 3. По периферии ванны загружают сухую шихту, имеющую состав мас. хиолит 75, хлористый барий 15, фтористый барий 10. Заливают жидкий алюминий (5 т, 750^oC), подключают электролизер и устанавливают напряжение 5В, затем через 5 ч 4,8 В, через 10 ч -4,5 В, через 12 ч 4,0 В и поддерживают до момента пуска. Подплавление шихты, образование слоя электролита и выход на режим пуска происходит через сутки после загрузки шихты. В дальнейшем электролизер работает в нормальном устойчивом режиме.

Предлагаемая технология обеспечивает, кроме равномерного высокотемпературного обжига футеровки, более равномерное распределение токовых нагрузок в подине.

Повышается срок службы электролизера, улучшается токораспределение по блюмсам.

Послепусковой период показал стабильную работу ванн, обожженных по данной технологии, отсутствие трещин в швах и блоках, стабильное снижение содержания железа и кремния в алюминии сырце.

Формула изобретения

1. Способ обжига электролизера для производства алюминия, включающий разогрев подины, загрузку на подину солей, содержащих фториды и/или хлориды металлов, заливку жидкого алюминия и подключение электролизера в цепь постоянного тока, отличающийся тем, что в качестве загружаемых солей используют смесь солей, содержащую хиолит и/или фторид бария, при следующем соотношении компонентов, мас.

Хиолит 75 80 Хлорид и/или фторид бария 20 85 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что загружаемые соли используют в виде расплава солей.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что соотношение слоев расплав солей расплав металла поддерживают в пределах 1 2 1 4.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что плотность расплава солей поддерживают равной 2,6 2,8 г/см³.