Способ удаления угольной пены с поверхности электролита алюминиевого электролизера


 


Владельцы патента RU 2406788:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к способам обслуживания алюминиевого электролизера, преимущественно к способу удаления угольной пены из алюминиевого электролизера. Способ удаления пены с поверхности электролита алюминиевого электролизера включает окисление углерода воздухом в пространстве борт-анод, при этом подачу воздуха осуществляют в виде струек под углом к поверхности электролита с помощью насадки. Направление струек воздуха к поверхности электролита осуществляют путем поворота насадки. Воздух подают подогретым до 960°С и обогащенным кислородом и вместе с воздухом подают катализатор, например соль кальция, ускоряющий окисление пены. Обеспечивается повышение эффективности дожига пены путем увеличения содержания кислорода в газах, контактирующих с угольной пеной на поверхности электролита. 1 ил.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам обслуживания алюминиевого электролизера, преимущественно к удалению угольной пены из алюминиевого электролизера.

Известен способ обслуживания алюминиевого электролизера, включающий удаление угольной пены при проведении технологической обработки (В.Г.Терентьев, Производство алюминия. М.: Металлургия, 1997, с.156-159).

Способ имеет низкую эффективность из-за высоких трудозатрат (технологическая обработка выполняется рабочими вручную) и высоких потерь электролита, так как 70% извлекаемого в процессе технологической обработки материала составляет электролит, состоящий из дорогостоящих фтористых солей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ обслуживания электролизера, включающий импульсную подачу сжатого воздуха под анод через две трубы, запеченные в аноде, для окисления угольной пены под анодом и удаления ее из-под анода, а также окисление пены на поверхности электролита в пространстве борт-анод (патент Российской Федерации 2057207, C25C 3/20, опубликовано 1996.03.27).

Недостатками такого способа являются:

1) Применимость только для электролизеров с самообжигающимися анодами.

2) Низкая интенсивность окисления угольной пены, так как воздух, подаваемый под анод, образует в электролите крупные воздушные пузыри, из-за чего снижается площадь их контакта с частицами пены.

3) Низкое содержания кислорода в анодных газах в пространстве борт-анод под газосборным колоколом, в результате чего твердые частицы пены на поверхности электролита, где находится основное количество пены, окисляются медленно. Это приводит к накоплению пены и, соответственно, к необходимости проведения технологических обработок по ее удалению, сопровождающихся вредными выбросами в атмосферу и потерями фтористых солей.

4) При подаче сжатого воздуха под анод происходит окисление подошвы анода кислородом воздуха, что вызовет дополнительный расход углерода.

Задачей изобретения является увеличение выхода по току (повышенное содержание пены в электролите приводит к росту температуры электролиза и снижению выхода по току), уменьшение объема вредных выбросов в атмосферу, сокращение трудозатрат и снижение потерь электролита за счет сокращения количества технологических обработок.

Технический результат заключается в повышении эффективности дожига пены путем увеличения содержания кислорода в газах, контактирующих с угольной пеной на поверхности электролита, повышения скорости его подачи.

Достигается это тем, что в способе удаления пены с поверхности электролита алюминиевого электролизера, включающем окисление углерода воздухом в пространстве борт-анод, подачу воздуха осуществляют в виде струек под углом к поверхности электролита с помощью насадки.

Направление струек воздуха к поверхности электролита осуществляют путем поворота насадки.

Воздух подают подогретым до 960°C, воздух подают обогащенный кислородом.

Вместе с воздухом подают катализатор, например соль кальция, ускоряющий окисление пены.

Сущность способа заключается в следующем.

Насадки устанавливаются в пространство борт-анод под криолитоглиноземной коркой в местах наибольшего скопления угольной пены на поверхности электролита в пространстве борт-анод (обычно это углы и входная сторона электролизера). Через насадку воздух подают тонкими струйками под углом на угольную пену, плавающую на поверхности электролита. В результате реакции кислорода воздуха с угольной пеной последняя выжигается. За счет подачи струек воздуха под углом создаются циркуляционные потоки запененного электролита.

При использовании анода Содерберга насадки совмещаются, например, с секциями газосборного колокола или укрытия, либо устанавливаются, заменяя соответствующие секции укрытия. При использовании обожженных анодов насадки устанавливаются внутрь секции газосборного колокола или вместо нее, прикрепляются к анододержателю или фланцевому листу катодного устройства на гибком кронштейне.

При осуществлении способа возможно регулирование следующих параметров:

Расхода воздуха в зависимости от количества угольной пены в электролизере.

Направления струек воздуха к поверхности электролита путем поворота насадки.

Места положения насадки.

Температуры воздуха (до 960°C).

Концентрации кислорода в подаваемом воздухе (до 100%).

Содержание катализатора (например, соль кальция).

Расстояния от поверхности насадки до поверхности электролита (вплоть до соприкосновения и погружения в электролит).

Способ иллюстрирован схемой удаления пены с поверхности электролита алюминиевого электролизера, где 1 - насадка, 2 - пена, 3 - электролит.

Заявленный способ отличается от прототипа тем, что воздух подают в виде тонких струек непосредственно к поверхности пены с проникновением внутрь ее слоя. Это обеспечивает (по сравнению с прототипом) повышение концентрации кислорода на поверхности угольной пены и увеличение поверхности контакта кислорода с частицами пены в электролите. В результате угольная пена окисляется кислородом воздуха намного интенсивнее, что снижает количество технологических обработок и уменьшает вредные выбросы в атмосферу. Создание направленными струйками воздуха циркуляционных потоков запененного электролита повышает эффективность способа.

Регулировка расхода воздуха изменением его давления в зависимости от количества пены в пространстве между бортом и анодом изменяет проникновение струек воздуха в слой пены, что позволяет более эффективно управлять процессом окисления.

Регулировка поворотом насадки направления струек воздуха, подаваемых под углом к поверхности электролита, позволит создать движение электролита в пространстве борт-анод, т.е. подводить под насадку запененный электролит с необработанных участков.

Установка насадки в местах наибольшего скопления пены повышает эффективность метода.

Предварительный разогрев подаваемого воздуха до 960°C, т.е. до температуры, превышающей температуру плавления электролита, предотвратит отвердевание электролита при контакте с холодным воздухом и повысит интенсивность окисления пены.

Обогащение подаваемого воздуха кислородом и добавление катализаторов окисления повысит интенсивность окисления пены.

Управление режимами подачи воздуха позволит организовать движение электролита в пространстве борт-анод, что обеспечит перемещение запененных участков поверхности электролита в месте установки насадки.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Пример.

Для осуществления предлагаемого способа обслуживания алюминиевого электролизера используют насадки, изготовленные из жаростойкой нержавеющей стали. На рабочей поверхности насадки, имеющей размеры 300×300 мм, выполнены отверстия диаметром 1-2 мм, обеспечивающие подачу тонких струек воздуха, проникающих в слой пены под углом 45°. Предусмотрена возможность обогащения подаваемого воздуха кислородом и периодическая подача катализаторов окисления (например, пылевидных фракций солей кальция). Через насадку подают воздух, разогретый до температуры 960°C, обогащенный кислородом и содержащий необходимые катализаторы. Интенсивность окисления угольной пены регулируют изменением давления подаваемого воздуха в насадку. Использование предлагаемого способа замедлило накопление пены в электролите, что позволило производить технологические обработки не через 10 (прототип), а через 30 суток. Соответственно, сократился объем вредных выбросов в атмосферу. Средний съем пены уменьшился с 32 до 10 кг на тонну алюминия.

Таким образом, предлагаемый способ снижает расход фтористых солей, выбросы вредных веществ, трудозатраты, повышает производительность электролизера.

Способ удаления пены с поверхности электролита алюминиевого электролизера, включающий подачу воздуха в пространство борт-анод, отличающийся тем, что подачу воздуха осуществляют в виде струек под углом к поверхности электролита с помощью поворотной насадки, при этом воздух подают подогретый до 960°С и обогащенный кислородом, а подачу осуществляют совместно с катализатором, например солью кальция.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу прогнозирования своевременной подготовки алюминиевого электролизера к отключению для капитального ремонта. .

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из глинозема, и может быть использовано на электролизерах как с самообжигающимися анодами, так и с обожженными анодами для контроля токораспределения в анодном узле.

Изобретение относится к устройству для определения уровней металла и электролита в электролизере в процессе его эксплуатации. .
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия. .

Изобретение относится к способу и системе для рекуперации энергии и (или) охлаждения по меньшей мере в одной электролизной ячейке для производства металла, в частности алюминия, где ячейка(-и) снабжена(-ы) одним или несколькими теплообменниками и где теплообменный носитель циркулирует через упомянутый(-е) теплообменник(и) и далее направляется по меньшей мере на один блок преобразования тепла, такой как турбина-расширитель.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из глинозема, и может быть использовано на электролизерах как с самообжигающимися анодами, так и с обожженными для контроля токораспределения в анодном узле и подине с целью стабилизации технологических параметров.

Изобретение относится к способу определения концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве при получении алюминия электролизом. .

Изобретение относится к области контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров и может быть использовано в электролитическом производстве алюминия для контроля производительности электролизных ванн, падения напряжения на участке анод-расплав алюминия и обнаружения локальных изменений токораспределения в анодном узле и подине алюминиевого электролизера в процессе его эксплуатации.

Изобретение относится к способу производства первичного алюминия электролизом Al2S3 . .

Изобретение относится к способу управления технологическим процессом электролиза алюминия для стабилизации теплоэнергетического режима электролизера. .

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия и может быть использовано при технологическом контроле состава электролита методом рентгенофазового анализа (РФА)

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия на электролизерах с предварительно обожженным анодом, и может быть применено для управления пневматическим цилиндром пробойника системы автоматической подачи глинозема в расплавленный электролит

Изобретение относится к металлургии, а именно к средствам контроля химического состава расплава электролизера, в частности алюминиевого

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу контроля состава расплавленного электролита в алюминиевом электролизере

Изобретение относится к устройству для контроля силы тока в анодных штырях, анодах и катодных блюмсах электролизеров с самообжигающимися и с обожженными анодами

Изобретение относится к способу производства алюминия в электролизере. Способ включает этапы, при которых задают последовательность периодов управления с длительностью Т, идентифицируют возмущающие операции обслуживания на электролизере, которые могут привносить избыточный глинозем в электролитическую ванну, отмечают выполнение возмущающих операций обслуживания, определяют скорость В(k') подачи при регулировании для каждого периода k' управления и задают установленную скорость SR(k') подачи, равной М(k')×В(k'), где М(k') - заранее определенный коэффициент модуляции, который модулирует скорость В(k') подачи при регулировании так, чтобы учесть уменьшение потребностей электролизера, вызванное избыточным глиноземом. Обеспечивается значительное снижение частоты возникновения анодных эффектов. 18 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к способу защиты углеродной футеровки алюминиевого электролизера при получении алюминия из металлургического глинозема в криолит-глиноземном расплаве и может быть использовано при вводе алюминиевого электролизера в эксплуатацию. Способ защиты углеродной футеровки алюминиевого электролизера включает нагрев до температуры 1300-1400°C с последующей выдержкой при максимальном значении температуры в течение 2-3 часов над предварительно прокаленным карбонатом лития, покрытым слоем кремниевой пыли. Пары лития, образовавшиеся при взаимодействии карбоната лития и кремниевой пыли, изменяют поверхностную структуру и основные свойства углеграфитовых блоков, за счет глубокого проникновения паров лития в поры угольного блока с последующей интеркаляцией слоев графита и обеспечивают формирование защитного антидиффузионного слоя толщиной 20-30 мм, блокирующего проникновение расплава в угольную подину электролизера и предотвращающего инфильтрацию жидкого алюминия и натрия в процессе работы электролизера. Обеспечивается снижение рабочего напряжения, повышение производительности, увеличение срока службы, повышение сортности алюминия, снижение расхода электроэнергии. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия, а именно к области управления электролизом алюминия. Способ автоматического контроля криолитового отношения электролита алюминиевого электролизера, включающий измерение силы тока, напряжения на электролизере, расчет текущих значений сопротивления электролита и определение криолитового отношения электролита, сравнение криолитового отношения с заданным значением и корректировку криолитового отношения электролита при отклонении от заданного значения. Данным способом определяют удельное сопротивление электролита при перемещении анодной рамы с фиксированной длительностью, через равные промежутки времени, в направлении вверх-вниз, после чего преобразуют удельное сопротивление в коэффициент перемещения, измеряют температуру ликвидуса и определяют криолитовое отношение электролита в зависимости от коэффициента перемещения и/или температуры ликвидуса. При этом коэффициент перемещения равен: Uуд=ТП×6/VМПА, где: Uуд - удельное сопротивление электролита, коэффициент перемещения [мВ/мм]; VМПА - скорость привода механизма перемещения анодной рамы [мм/мин]; ТП - тестовое перемещение [мВ/с], определяемое как: ТП=(ΔUвверх+ΔUвниз)/2/τ, где: ΔUвверх - разница напряжения при перемещении анодной рамы вверх, мВ; ΔUвниз - разница напряжения при перемещении анодной рамы вниз, мВ; τ - время перемещения, с. Определяют удельное сопротивление электролита при перемещении анодной рамы в течение от 0,5 с до 60 с через промежутки времени от 0,08 ч до 24 ч. Способ позволяет снизить стандартное отклонение фактического криолитового отношения от целевого значения с 0,059 до 0,038. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к системе, способу и устройству для измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки. Система содержит избирательно устанавливаемый элемент, соединенный с устройством для измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки, при этом избирательно устанавливаемый элемент сконфигурирован с возможностью перемещения устройства для измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки с физическим соединением с ванной и без него. Система может также содержать устройство для разрушения корки для разрушения поверхности ванны и электронное устройство для измерения уровня ванны. Раскрыт также способ измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки. Обеспечивается объединение длинных и трудоемких процедур измерения в один этап, снижение трудозатрат, повышение производительности. 13 з.п. ф-лы,16 ил.

Изобретение относится к устройству для определения профиля износа катода и профиля бортовой(ых) настыли(ей) алюминиевого электролизера, заполненного расплавом алюминия и имеющего бортовую(ые) настыль(и). Устройство содержит систему определения положения с подвижным и стационарным элементами и пику с термостойким наконечником пики для погружения в расплав на катод или поверхность бортовой(ых) настыли(ей) электролизера, причем подвижный элемент прикреплен к пике, а стационарный элемент выполнен с возможностью определения положения наконечника пики путем определения положения подвижного элемента. Раскрыт способ определения профиля износа катода и профиля бортовой(ых) настыли(ей) в алюминиевом электролизере посредством указанного устройства, погружения наконечника пики устройства в расплав алюминия на катод или поверхность бортовой настыли электролизера и определения положения наконечника пики в качестве высоты катода или бортовой настыли в данном месте в электролизере. Обеспечивается быстрое и точное определение точного профиля износа катода и бортовой футеровки электролизера без его остановки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх