книги из ГПНТБ / Вольфсон, Г. Е. Производство алюминия в электролизерах с обожженными анодами методический материал

огоньки, а у анода ослепительно белые. Застывшая про­ ба электролита в изломе имеет темно-серый цвет с жел­ тыми вкраплениями.

Для ликвидации карбидообразования прежде всего нужно устранить причины возникновения местных пере­ гревов: срубить «конусы», произвести регулировку ано­ дов, вытащить куски огарков, которые могут попасть под анод. Затем карбид шумовкой извлекают из элект­ ролита. Делать это нужно очень осторожно, так как пе­ ремешивание карбида и осадка в электролите способст­ вует распространению карбидообразования. Для извле­ чения карбида из-под анода вытаскивают анод, либо карбид осторожно крючком или шумовкой выгребают из-под него к борту электролизера, а затем удаляют.

Напряжение, даже если оно поднимется до 8—10 В, снижать опусканием анодов нельзя, так как с уменьше­ нием междуполюсного расстояния улучшаются условия карбидообразования.

Если карбид алюминия образовался на небольшом участке и его быстро ликвидировали, то электролизер вскоре начинает охлаждаться, выделяется угольная пена, напряжение постепенно понижается. Обработку электро­ лизера не производят до возникновения анодного эф­ фекта.

Значительно труднее устранить технологическое на­ рушение, если карбидообразование распространилось на большую часть электролита или на весь электролит.

В этом случае для очистки электролита в первую оче­ редь вынимают аноды, под которыми образовалось наи­ большее количество карбида алюминия, а затем по по­ рядку все остальные. При постановке анодов нижние по­ верхности их обязательно следует расположить на одном уровне. Иногда эту операцию приходится выпол­ нять несколько раз.

Для пополнения уровня электролита, который интен­ сивно испаряется и извлекается с карбидом из электро­ лизера, плавят свежий криолит. Его нужно засыпать тон­ ким слоем между анодами и на сторону электролизера лучше в том месте, где нет карбида. Хорошие результа­ ты всегда дает заливка жидкого электролита. В очень тяжелых случаях полностью заменяют электролит, а иногда и несколько раз.

Если карбидообразование продолжается после всех

102

принятых мер, то можно снизить силу тока в серии или временно отключить электролизер. При остывании кар­ бид оседает на подине, откуда его извлекают. После пол­ ной очистки электролизера от карбида заливают жид­ кий электролит и восстанавливают нормальную токовую нагрузку.

Если никакими методами не удается прекратить карбидообразование, электролизер отключают.

После ликвидации карбидообразования не следует снижать напряжение, опуская аноды. В этот период ра­ боты электролизера полезно плавить твердый металл. По мере охлаждения осадок оседает на подину, уголь­ ная пена начинает отделяться от электролита, напряже­ ние понижается. В дальнейшем электролизер обрабаты­ вают только на «вспышках» и снимают угольную пену. Загрузка глинозема должна быть небольшой до тех пор, пока не исчезнет осадок под анодами. Через несколько суток электролизер можно обслуживать обычным спо­ собом.

§7 НЕГАСНУЩАЯ «ВСПЫШКА»

Вредких случаях возникший анодный эффект не уда­ ется ликвидировать в течение нескольких часов. Тогда электролизер разогревается и создается угроза прорыва

металла и электролита.

Продолжительные (негаснущие) «вспышки» обычно возникают у электролизеров с большими глиноземными осадками и кислыми электролитами. Негаснущая «вспышка» по своей природе отличается от обычного анодного эффекта: высокое напряжение на электролизе­ ре обусловлено возросшим электрическим сопротивлени­ ем электролита и металла из-за появления в них боль­ шого количества взвешенных частиц глинозема. Поэтому обычным способом негаснущую «вспышку» не пога­ сить. Ни в коем случае нельзя снижать напряжение, ко­ торое во время негаснущей «вспышки» устанавливается в пределах 8—15 В, опусканием анодов. Нельзя устано­ вить его и по междуполюсному расстоянию, так как электролит и металл быстро перегреваются и границу между ними не определить.

Для ликвидации устойчивого анодного эффекта пе­ реплавляют большое количество твердого металла, од-

103

повременно поднимая аноды. Если в электролизере ;был низкий уровень электролита, то плавят свежий криолит, оборотный электролит или заливают жидкий электролит из других электролизеров. По мере охлаждения электро­ лизера частицы глинозема оседают на подину, электро­ лит и металл очищаются от них, и постепенно снижается напряжение. Когда становится возможным различить границу между металлом и электролитом, напряжение устанавливают по нормальному междуполюсному .рас­ стоянию.

Однако эти меры не всегда приводят к ликвидации негаснущей «вспышки». Тогда снижают или полностью снимают на несколько минут токовую нагрузку. Затем серию снова включают и постепенно повышают силу тока.

В возникновении на электролите негаснущей «вспыш­ ки» часто бывает виновен сам электролизник. Следует всегда помнить, что если «вспышка» тусклая или сред­ няя, нужно поднимать аноды до тех пор (конечно, не отрывая их от электролита), пока «вспышка» не станет «ясной».

Признаком ненормальной работы электролизера, свидетельствующим о возможном возникновении негас­ нущей «вспышки», может служить напряжение после ликвидации обычного анодного эффекта. Если оно выше нормального на 2—3 В и постепенно снижается до нор­ мального при неизменном междуполюсном расстоянии, то следует откорректировать состав электролита, сни­ зить засыпку глинозема, а электролизер не обрабаты­ вать до возникновения следующего анодного эффекта.

§ 8. НАРУШЕНИЕ РЕГУЛИРОВКИ АНОДОВ

Устойчивая нормальная работа многоанодных элект­ ролизеров во многом зависит от правильной регулиров­ ки положения нижней поверхности анодов.

Наибольшее распространение в промышленности по­ лучил способ регулирования анодов по равному между­ полюсному расстоянию. Этот метод регулировки анодов прост, достаточно точен и при прочих равных условиях обеспечивает максимальный выход по току. Постановка анодов ниже или выше требуемого уровня приводит к разрегулированию электролизера и различным наруше­

104

ниям технологии. Из-за различной токовой нагрузки ско­ рость сгорания анодов неодинакова, поэтому возможны случаи преждевременного сгорания отдельных анодов и растворения открывшегося стального ниппеля и чугун • ной заливки. Сортность металла на этом электролизере снижается.

Признаками того, что анод поставлен высоко, являет­ ся отсутствие бурления электролита около него и боль­ шая подовая настыль на этом участке электролизера. По­ ложение анода относительно соседних можно определить крючком или проверить токовую нагрузку с помощью милливольтметра. После выявления нарушения регули­ ровки анод опускают до нужного уровня. Если это не позволяет сделать большая настыль, то анод опускают в два—три приема по мере уменьшения подовой насты­ ли или повышают рабочее напряжение.

Особенно вредно сказывается на работе электроли­ зера низкая постановка анодов. В этом случае возника­ ют местные перегревы электролита, образуются «конусы», аноды сильно осыпаются и электролит науглероживает­ ся, электролизер работает непроизводительно. Иногда из-за очень высокой токовой нагрузки чугунная заливка расплавляется и анод срывается с ниппеля анододержателя. Обычно это происходит во время анодно­ го эффекта. О том, что анод в электролизере стоит низ­ ко, сигнализируют огни желтого цвета. Анодные эффек­ ты на таких электролизерах возникают тусклые, средние или мигающие.

Как только нарушение регулировки анодов обнару­ жено, его нужно немедленно устранить.

Правильная регулировка анодов зависит только от работы электролизников — при внимательной их работе подобных нарушений не возникает.

§ 9. РАБОТА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

ПРИ МАЛОМ МЕЖДУПОЛЮСНОМ РАССТОЯНИИ

В практике электролизер, работающий с малым междуполюсным расстоянием, называют «зажатым». Известно, что чем ближе расположен анод к катоду, тем интенсивнее окисляется выделившийся алюминий. Окис­ ление алюминия сопровождается большим выделением

Глава VIII

Ал юмини ев ый завод и э л е к т р о л и з н ы й цех

§ 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ НА АЛЮМИНИЕВОМ ЗАВОДЕ

В зависимости от номенклатуры выпускаемой про­ дукции и месторасположения поставщиков сырья в большой мере зависит структура алюминиевого завода. Отечественные алюминиевые заводы небольшой мощно­ сти, на которых сосредоточивается производство алю­ миния сырца, зачастую в своем составе имеют произ­ водственные цехи по получению глинозема из первично­ го сырья. При получении глинозема из нефелинсодержа­ щего сырья глиноземное производство представляет собой комплекс цехов, в которых производят не только глинозем, но и цемент и содопродукты.

Алюминиевые заводы крупной мощности чаще всего размещаются на отдельной от глиноземного производст­ ва площадке и потребляют глинозем, поступающий по железной дороге или по воде.

Алюминиевые заводы, потребляющие привозной гли­ нозем, как правило, состоит из нескольких серий элект­ ролиза, производственных цехов или участков по перера­ ботке алюминия сырца, цеха или отделения по регенера­ ции криолита, комплекса вспомогательных ремонтных цехов, складов и объектов обслуживающего назначения.

В состав крупных алюминиевых заводов включают­ ся, кроме того, цехи по производству электродной про­ дукции. Для заводов, оснащенных электролизерами с самообжигающимися анодами, это — цехи анодной массы; для заводов, оснащенных электролизерами с обожжен­ ными анодами — цехи обожженных анодов.

На рис. 17 приводится примерная технологическая схема производства алюминия на алюминиевом заводе, оснащенном электролизерами с обожженными анодами. На завод в специальные склады поступает сырье для производства обожженных анодов (в основном нефтя­ ной кокс и каменноугольный пек), глинозем, фтористые соли. Полученная в цехе обожженных анодов продукция поступает в специальный цех монтажа и демонтажа ано-

107

дов, в котором в гнезде анодов закрепляют токоподво­ дящий анододержатель. Готовые аноды, как и осталь­ ное сырье для производства алюминия (глинозем, фторсоли), подаются в корпуса электролиза.

Полученный в электролизерах алюминий в ковшах передается на дальнейшую переработку в литейные це­ хи (отделения).

На алюминиевых заводах, производящих алюминий высокой чистоты, часть алюминия-сырца идет на элект­ рическое рафинирование, после которого может частично подвергаться дальнейшей переработке методом зонной перекристаллизации (получение алюминия особой чи­ стоты) .

В состав электролизных цехов алюминиевых заводов всегда включаются отделения регенерации криолита, где подготавливаются растворы, направляемые в газо­ очистные сооружения серий электролиза для поглоще­ ния выделяющихся в процессе фторсодержащих газов и пыли, а также производится их регенерация с получени­ ем криолита, возвращаемого в процесс электролиза алюминия, j

Демонтаж отработанных анодов производится в от­ делении монтажа и демонтажа анодов, откуда отходы анодов — «огарки» возвращаются в цех обожженных анодов.

Вкомплекс электролизного цеха входят также отде­ ления капитального ремонта электролизеров, а также другие ремонтные цехи и участки, лаборатории, бытовые помещения. На заводе имеются, как правило, самостоя­ тельные котельные, компрессорные, узлы водооборота и другие объекты общего назначения.

Вобъем настоящей книги не входит описание всех

дится лишь краткое описание серий электролиза, пере­ делов переработки алюминия сырца, монтажа и демон­ тажа анодов. Технологическая схема производства

109

gramU T Q J t_l_J I

Мом расположении электролизеров в корпусах серия электролиза на 850 В размещается в четырех корпусах. Известны серии электролиза на 1000—1200 В, разме­ щенные в трех корпусах, н серии на 450 В, размещенные в одном корпусе. Иногда преобразовательные агрегаты устанавливаются не в отдельном здании, а в торце эле­ ктролизного корпуса.

В современных корпусах электролизеры, как прави­ ло, размещены продольно в два ряда. В районах с осо­ бо жарким климатом зачастую электролизеры в корпу­ сах устанавливают в один ряд. В корпусах электролиза, оснащенных электролизерами небольшой мощности, электролизеры иногда размещают в четыре ряда. Наря­ ду с продольным размещением электролизеров в корпу­ сах, известны компоновки корпусов с поперечным раз­ мещением электролизеров. Различна и отметка уста­ новки электролизеров.

На рис. 19 показан поперечный разрез современного корпуса электролизеров с обожженными анодами. Элек­ тролизеры размещены продольно в 2 ряда; корпус — на втором этаже, отметка пола второго этажа 4,0 м. Ка­ тодная часть и ошиновка расположены ниже отметки по­ ла. По обе стороны каждого ряда электролизеров в по­ лу второго этажа предусмотрены шинные проемы, пе­ рекрытые стальными решетками. Через решетки во вто­ рой этаж поступает свежий воздух, приток которого осу­ ществляется через проемы в стенках первого этажа; Корпус электролиза снабжен фонарем, с помощью кото­ рого осуществляется естественная аэрация корпусов. Под рядами электролизеров размещены два продольных канала газоотсоса, куда поступают газы и пыль, удаляе­ мые из-под укрытий электролизеров. В корпусе установ­ лен монтажный мостовой кран большой грузоподъемно­ сти, который применяют для перемещения катодного ус­ тройства в один из торцов корпуса и установки его на передвижную платформу с целью дальнейшего транс­ портирования в специализированный цех капитального ремонта и обратно по специальному железнодорожному пути.

Основные технологические операции — пробивка кор­

112