Способ управления процессом электролитического получения алюминия

 

Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано на заводах, оснащенных электролизерами для производства алюминия. Способ управления процессом электролитического получения алюминия включает поддержание постоянных величин междуполюсного расстояния и избыточной относительно расчетной потребности загрузки глинозема равными дозами в период от анодного эффекта до выливки алюминия и прекращение загрузки после выливки до наступления очередного анодного эффекта. Избыток загрузки глинозема на каждый цикл питания устанавливают по произведению предыдущего избытка на отношение длительности двух предшествующих последовательных периодов от выливки до анодного эффекта, при этом в течение каждого периода от выливки до анодного эффекта производят равными дозами загрузку трифторида алюминия в количестве, равном его потерям за предыдущий цикл от выливки до выливки. Способ обеспечивает снижение средней за цикл температуры электролита, уменьшение удельного расхода AlF₃ и увеличение выхода алюминия по току. 1 ил.

Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано на заводах, оснащенных электролизерами для производства алюминия.

Известен способ управления процессом по патенту N 2149223, включающий поддержание постоянных величин межэлектродного расстояния и избыточной относительно расчетной потребности загрузки глинозема равными дозами в период от анодного эффекта до выливки алюминия, прекращение загрузки глинозема после выливки до наступления очередного анодного эффекта.

Недостатком этого способа, как показали промышленные испытания, являются эпизодические перепитки электролизера глиноземом, проявляющиеся в увеличении толщины осадка на подине и продолжительности периода от выливки до анодного эффекта, повышении средней температуры электролита и диапазона ее колебаний. Ухудшение стабильности теплового режима объективно обусловлено увеличением концентрации глинозема CAl₂O₃ и соответствующим снижением температуры кристаллизации T_кр при избыточной загрузке глинозема в период от анодного эффекта до выливки.

Технической задачей изобретения является повышение стабильности теплового режима, снижение средней температуры электролита и диапазона ее колебаний.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в известном способе управления процессом, включающем поддержание постоянных величин межэлектродного расстояния и избыточной относительно расчетной потребности загрузки глинозема равными дозами в период от анодного эффекта до выливки алюминия, прекращение загрузки после выливки до наступления анодного эффекта, устанавливают избыток загрузки глинозема на каждый цикл питания по произведению предыдущего избытка на отношение длительностей двух предшествующих последовательных периодов от выливки до анодного эффекта, при этом в течение периода от выливки до анодного эффекта производят равными дозами загрузку трифторида алюминия AlF₃ в количестве, равном его естественным потерям за предыдущий цикл от выливки до выливки.

На чертеже схематично представлены циклограммы процессов загрузки Al₂O₃ (а), AlF₃ (б), изменения CAl₂O₃(в) и CAlF₃(г) в электролите.

Способ осуществляют следующим образом.

В исходном цикле питания фиксируют время от выливки до анодного эффекта T₁ и избыток загрузки глинозема ΔP₁. В последующем цикле питания фиксируют время T₂ и устанавливают избыток загрузки глинозема по следующему соотношению: ΔP₂= (T₁/T₂)ΔP₁. Исходя из среднего удельного расхода AlF₃ и последних анализов электролита на криолитовое отношение, определяют количество AlF₃, загружаемого равномерно в течение ближайшего периода от выливки до анодного эффекта.

В периоды от выливки до анодного эффекта и от анодного эффекта до выливки CAl₂O₃ и CAlF₃ изменяются в противоположных направлениях (см. чертеж); сумма добавок Al₂O₃ и AlF₃ и соответственно температура кристаллизации электролита T_кр более стабильны, чем это имеет место в случае несогласованного изменения CAl₂O₃ и CAlF₃. Благодаря этому уменьшается диапазон колебаний температуры электролита.

Стабилизационный эффект встречного изменения CAl₂O₃ и CAlF₃ проявляется не только через T_кр, но и в результате различного влияния Al₂O₃ и AlF₃ на тепловой баланс электролизеров: в период от выливки до анодного эффекта за счет уменьшения CAl₂O₃ повышается греющее напряжение, что способствует разогреву электролизера. Увеличение CAlF₃ в этот же период, наоборот, охлаждает электролизер, стабилизируя в конечном счете температуру электролита. В период от анодного эффекта до выливки имеет место аналогичная компенсация тепловых эффектов от изменения CAl₂O₃ и CAlF₃. Полной компенсации тепловых эффектов не происходит ввиду относительно небольших потерь AlF₃ в период от анодного эффекта до выливки. При этом необходимо подчеркнуть, что чем больше расход AlF₃, тем в большей мере реализуется компенсация, т.е. эффективность предлагаемого способа возрастает в условиях нестабильной технологии при большом расходе AlF₃.

Способ был испытан в течение 2-х месяцев на электролизере с самообжигающимся анодом при силе тока 164 кА (опытный участок корпуса 11 БрАЗа). При переходе с известного на предлагаемый способ были получены следующие результаты: - снижение средней за цикл температуры электролита с 962 до 958^oC, - снижение роста температуры в период от анодного эффекта до выливки с 15 до 9^oC, - уменьшение удельного расхода AlF₃ с 44 до 36 кг/т, - снижение падения напряжения в подине с 380 до 365 мВ, - уменьшение средней за цикл толщины осадка на подине с 4,2 до 3,6 см.

Уменьшение удельного расхода AlF₃ на 8 кг/т при постоянном криолитовом отношении связано со стабилизацией и снижением средней температуры электролита.

Ожидаемое повышение выхода по току за счет снижения температуры электролита и улучшения токораспределения при уменьшении объема осадка на подине составит не менее 1%.

Формула изобретения

Способ управления процессом электролитического получения алюминия, включающий поддержание постоянных величин междуполюсного расстояния и избыточной относительно расчетной потребности загрузки глинозема равными дозами в период от анодного эффекта до выливки алюминия, прекращение загрузки после выливки до наступления очередного анодного эффекта, отличающийся тем, что избыток загрузки глинозема на каждый цикл питания устанавливают по произведению предыдущего избытка на отношение длительности двух предшествующих последовательных периодов от выливки до анодного эффекта, при этом в течение каждого периода от выливки до анодного эффекта производят равными дозами загрузку трифторида алюминия в количестве, равном его потерям за предыдущий цикл от выливки до выливки.

РИСУНКИ

Рисунок 1