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

Р = 0,335-/tIt-24,

где / — сила тока, кА; т)т— выход по току, доли единицы;

0,335— электрохимический эквивалент.

§ 2. РАСХОД СЫРЬЯ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Г л и н о з е м . Теоретический расход глинозема с уче­ том содержания в нем примесей составляет 1908— 1916 кг на 1 т алюминия. Практически на заводах рас­ ход глинозема колеблется в пределах 1920—1930 кг/т. Потери глинозема связаны с распиливанием при транс­ портировке и загрузке его в электролизеры. Существен­ ное снижение расхода глинозема может быть достигнуто при использовании глинозема равномерного грануломет­ рического состава, применении полунепрерывных спосо­ бов загрузки глинозема в электролизеры, полном воз­ врате в производство пыли, улавливаемой в газоочист­

25—36 кг/т. Меньшие значения удельного расхода фто­ ристых солей, как правило, достигаются при эксплуата­ ции электролизеров с обожженными анодами. Уменьше­ нию расхода фтористых солей способствуют: большой слой глинозема в электролизерах с обожженными ано­ дами, в котором происходит частичное поглощение вы­ деляющегося в процессе электролиза фтористого водо­ рода: отсутствие угольной пены, образующейся и извле­ каемой из ванн при эксплуатации электролизеров с верхним токоподводом.

Уменьшение удельного расхода фторсолей может быть достигнуто при применении их в брикетированном или гранулированном виде при загрузке солей одновре­ менно с глиноземом в виде предварительно приготовлен­ ной шихты и при полной регенерации растворов газо­ очистки и других отходов электролизного производства.

Аноды. Удельный расход анодов в большой мере зависит от качества анодов, их высоты, конфигурации верха анода, наличия защиты поверхности анода от

окисления.

Характерной особенностью эксплуатации электроли­

зеров с обожженными анодами является неполное ис­ пользование углерода анодов. Высота полезно использу­ емой части анода всегда меньше общей его высоты на глубину ниппельного гнезда и толщину слоя угля, остав­ ляемого между подошвами анодов и ниппелями для пре­ дотвращения их подплавления и попадания примесей железа в алюминий. Поэтому и расход анодов без учета возврата остающихся огарков всегда существенно пре­ вышает полезный их расход на электролиз. По мере уве­ личения высоты анода и уменьшения глубины ниппель­ ного гнезда расход анодов уменьшается, однако увели­ чиваются потери напряжения.

Оптимальные значения геометрических параметров анодов — переменные величины, зависящие от соотно­ шения цен на электроэнергию, аноды, огарки и от за­ трат на монтаж и демонтаж анодов. В отечественной промышленности оптимальная высота анода близка к 600 мм, а глубина ниппельного гнезда 80—100 мм. Удельный расход таких анодов составляет 520—560 кг на 1 т алюминия, а масса огарков 85—105 кг на 1 т алю­ миния. Меньшие значения удельного расхода анодов до­ стигаются при применении анодов, защищенных алюми­ ниевой оболочкой и при выходе по току, близком к опти­ мальному.

Э л е к т р о э н е р г и я . Электролиз алюминия — одно из наиболее энергоемких производств. Для оценки рас­ хода электроэнергии постоянного тока на электролиз пользуются понятиями удельный расход электроэнергии и выход металла на 1 кВт-ч (выход по энергии).

Удельный расход электроэнергии определяется отно­ шением количества электроэнергии, потраченной за оп­ ределенный промежуток времени на электролиз к массе полученного при этом металла. Удельный расход элек­ троэнергии можно определить по формуле

W — -^ср' 10— кВт-ч/т,

124

электроэнергии, и выражает количество металла в грам­ мах, выделяемое одним киловатт-часом постоянного тока:

женными анодами являются пониженные по сравнению с другими типами электролизеров потери напряжения в анодном узле электролизера. В связи с этим, а также из-за возможности достижения при электролизе более высокого выхода по току, лучшие из названных выше показателей расхода электроэнергии относятся к элек­ тролизерам с обожженными анодами.

На расход электроэнергии при эксплуатации много­ анодных электролизеров существенное влияние оказы­ вает степень утепления верха электролизера глинозе­ мом. Потери тепла анодным узлом в зависимости от тол­ щины слоя глинозема на анодах колеблются от 12 до 27,5%. Эта особенность позволяет эксплуатировать элек­ тролизеры с обожженными анодами при различной плотности тока.

Оптимальные значения удельного расхода электро­ энергии постоянного тока для отечественных заводов, оснащенных электролизерами с обожженными анодами, составляют 14 700—15 000 кВт-ч/т, что соответствует вы­ ходу металла на 1 кВт-ч — 67—68 г. Помимо технологи­ ческой электроэнергии постоянного тока, на каждую тонну алюминия расходуется 300—600 кВт-ч силовой электроэнергии переменного тока, которая идет на пи­ тание вентиляционных установок и механизмов, обслужи­ вающих электролизеры, на освещение и др.

§ 3. СЕБЕСТОИМОСТЬ АЛЮМИНИЯ И ДРУГИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА

В табл. 7 приводится структура себестоимости алю­ миния сырца, полученного в электролизерах с обожжен­ ными анодами.

125

Для сопоставления одновременно дается анализ структуры себестоимости алюминия-сырца завода ана­ логичной мощности, оснащенного электролизерами с верхним токоподводом.

Т а б л и ц а 7. СТРУКТУРА СЕБЕСТОИМОСТИ АЛЮМИНИЯ СЫРЦА

Как следует из приведенного анализа себестоимости, соотношение отдельных статей себестоимости алюминия для обоих типов электролизеров примерно одинаково. Как при оснащении завода электролизерами с верхним токоподводом, так и при применении многоанодных электролизеров, основные эксплуатационные затраты связаны с затратами на глинозем и электроэнергию

(около 68%).

При производстве алюминия в электролизерах с обожженными анодами повышается удельный вес за­ трат на электродные материалы (с учетом монтажа и демонтажа анодов). В связи с этим одним из важней­ ших путей снижения себестоимости алюминия при ис­ пользовании многоанодных электролизеров является снижение удельного расхода анодов, уменьшение стои­

мости производимых анодов и затрат на их монтаж и де­ монтаж.

126

Эффективность промышленного производства на предприятии определяется не только показателем себе­ стоимости. Важнейшими показателями, характеризую­ щими экономическую эффективность предприятия, явля­ ются также прибыль, рентабельность и фондоотдача.

На алюминиевом заводе себестоимость алюминия сырца отражает основные затраты на производство алю­ миния. В полную себестоимость товарной продукции из алюминия включается, помимо затрат на производство сырца, стоимость литейно-прокатного передела и затра­ ты, связанные с отгрузкой продукции потребителю.

Показатель себестоимости не отражает влияния на хозяйственную деятельность предприятия изменения ка­ чества выпускаемой продукции и ее ассортимента. Каж­ дое промышленное предприятие реализует изготовлен­ ную им продукцию по установленным государством от­ пускным ценам. Изменение качества и ассортимента продукции находит отражение в отпускных ценах, по которым реализуется продукция. Обобщающими показа­ телями экономической эффективности предприятия по­ этому является не себестоимость, а размер прибыли и уровень рентабельности.

Прибыль определяется как разница между величи­ ной выручки предприятия от реализации продукции по оптовым отпускным ценам и ее себестоимостью. Уровень рентабельности представляет собой выраженное в про­ центах отношение суммы прибыли к полной себестоимо­ сти реализуемой продукции. Величина прибыли пред­ приятия и уровень его рентабельности зависит, таким образом, не только от затрат на изготовление продук­ ции, но и от ее качества. Чем хуже по качеству продук­ ция, тем ниже на нее отпускная цена и меньше получа­ емая прибыль предприятия и его рентабельность.

В электролизных сериях наибольшая прибыль при равных эксплуатационных затратах может быть достиг­ нута при выпуске алюминия сырца высших сортов: А85, А8, А7, А6. Алюминиевые заводы заинтересованы увели­ чивать выпуск непереплавляемых видов готовой продук­ ции (катанки, ленты, слитков), на которые установлены более высокие, чем на чушки, отпускные цены.

Решающим условием повышения рентабельности производства является технический прогресс. Внедрение новой техники, комплексная механизация и автоматиза­

127

ция производственных процессов создают условия не только для количественного роста производства, но и для улучшения качественных показателей работы, ро­ ста производительности труда.

Важнейшее значение в борьбе за снижение себестои­ мости и повышение рентабельности производства имеет соблюдение строжайшего режима экономии на всех участках предприятия — снижение потерь сырья, ликви­ дация потерь от брака, непроизводительных расходов, утилизация отходов производства.

Повышение эффективности общественного производ­ ства— одно из главных направлений современной эко­ номической политики КПСС. В народном хозяйстве на­ шей страны необходимо самым рациональным образом использовать капитальные вложения, производственные фонды. Одним из показателей экономической эффектив­ ности капиталовложений в основные производственные фонды новых и расширяемых предприятий или отдель­ ных цехов является коэффициент экономической эффек­ тивности капитальных вложений (или коэффициент рен­ табельности), определяемый как отношение разности между стоимостью годового выпуска продукции в опто­ вых отпускных ценах и себестоимостью годового выпу­ ска продукции к капитальным вложениям в основные производственные фонды. Чем выше этот коэффициент, тем более эффективно используются производственные фонды.

Другим широко применяемым показателем, характе­ ризующим эффективность использования производствен­ ных фондов, является показатель фондоотдачи, опреде­ ляемый путем деления стоимости выпущенной за год продукции на полную стоимость основных производ­ ственных фондов. Максимальный выпуск продукции на каждый рубль производственных фондов — задача каж­ дого предприятия, каждого члена его коллектива.

§ 4. ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА В КОРПУСЕ ЭЛЕКТРОЛИЗА

Основная производственная единица в электролизном цехе — бригада электролизников. Этой бригадой выпол­ няется весь комплекс обслуживания и контроля за рабо­ той электролизеров: обработка, засыпка глинозема, об­ служивание анодного хозяйства, подключение электро-

128

лйзеров на обжиг и пуск их после капитального ремонта и т. д. Каждая бригада обслуживает 20—30 электроли­ зеров. С внедрением поточно-регламентированных мето­ дов обработки, с применением высокопроизводительных машин по обработке и обслуживанию электролизеров наибольшее распространение получают укрупненные бригады, бригада-корпус. Бригада электролизников не только осуществляет обработку электролизеров, обслу­ живание и контроль за технологическим режимом, но и обеспечивает выполнение плановых заданий, выпуск ме­ талла высокого качества, расход сырья, анодов и элек­ троэнергии в установленных нормах.

Во главе бригады стоит бригадир — наиболее опыт­ ный и квалифицированный электролизник, непосредст­ венный организатор труда в бригаде. Он руководит все­ ми операциями обслуживания электролизеров, следит за сохранностью оборудования и инструмента, учитывает количество вылитого металла и расход сырья, анодов и электроэнергии.

Электролитический способ получения алюминия —

Т а б л и ц а 8. ГРАФИК РАБОТЫ ПЯТИСМЕННЫХ ЗВЕНЬЕВ ПРИ ШЕСТИЧАСОВОМ РАБОЧЕМ ДНЕ (В - ВЫХОДНОЙ, Д — ДУБЛИРУЮЩЕЕ ЗВЕНО)

129

Глава XI

О х ра на т р у д а и техника б е з о п а с н о с т и в э л е к т р о л и з н о м ц е х е

§ 1. САНИТАРНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ КОРПУСОВ ЭЛЕКТРОЛИЗА.

ПРИТОЧНО-ВЫТЯЖНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ В ЦЕХЕ

Электролиз алюминия относится к категории вред­ ных производств. В процессе электролиза из электроли­ зера выделяются вредные вещества — фтористый водо­ род и окись углерода, сернистый газ, пыль глинозема, фтористых солей и угля. Кроме того, в корпусах выделя­ ется значительное количество тепла. .Поэтому для обес­ печения нормальных условий труда в корпусах электро­ лиза необходима эффективно организованная система приточно-вытяжной вентиляции.

Важнейшие преимущества электролизеров с обож­ женными анодами перед электролизерами других ти­ пов — отсутствие выделений вредных для здоровья тру­ дящихся продуктов обжига анодов (смолистых погонов), а также меньшие тепловыделения в корпус. Это способ­ ствует созданию благоприятных условий труда в корпу­ сах при наличии эффективной системы вентиляции.

Санитарными нормами проектирования промышлен­ ных предприятий СН245—71 установлены следующие предельно допустимые концентрации вредностей в воз­ духе рабочей зоны производственных помещений, мг/м3: окиси углерода 20, фтористого водорода 0,5; солей фто­ ристоводородной кислоты (в пересчете на HF) 1,0; пыли (окиси алюминия) 2,0.

Хорошая и эффективная работа системы укрытий газоотсоса в корпусах электролиза в большой мере зави­ сит от внимания и квалифицированного отношения к ней эксплуатационного персонала. При обработке электро­ лизеров следует тщательно соблюдать принцип потока; не допускать подъема укрытий задолго до обработки; следить, чтобы в корпусе одновременно было открыто минимальное число электролизеров. Необходимо своев­ ременно восстанавливать деформированные крышки ук­ рытий, следить за исправностью механизма подъема ук­

131

рытий и регулирующих объем газоотсоса от электроли­ зера шиберов, не допускать неплотности.

Отсасываемые от электролизеров газы поступают в систему газоочистки. Туда же попадает и значительная часть отсасываемой пыли. Крупные частицы пыли осаж­ даются также в каналах газоотсоса, откуда периодичес­ ки удаляются скрепперами или сжатым воздухом. С сис­ темой газоотсоса удаляются не только газы и пыль, но и значительное количество избыточного тепла.

Несмотря на наличие эффективного укрытия, неко­ торая часть выделяющихся в процессе электролиза вред­ ностей и тепла попадает в рабочую зону корпуса элек­ тролиза. Для удаления их из корпусов применяется механическая приточная вентиляция и аэрация. Механи­ ческой приточной вентиляцией оснащают, как правило, одноэтажные корпуса. В двухэтажных корпусах, где ра­ бочая зона находится на уровне второго этажа, необхо­ димый воздухообмен обеспечивается организованной ес­ тественной аэрацией, при которой свежий воздух посту­ пает в корпус через приточные проемы в первом этаже и

обожженными анодами эксплуатируются без всяких ук­ рытий. В таких корпусах содержание вредностей в ра­ бочей зоне во много раз превышает действующие в

СССР нормы предельно допустимых концентраций; очи­ стке же подвергается воздух общеобменной вентиляции перед выбросом его в атмосферу. Вытяжные и газоочист­ ные установки расположены на кровле корпусов.

§ 2. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ

При работе в цехах электролиза алюминия каждый работник должен хорошо знать и строго выполнять тех­ нологические инструкции, инструкции по технике безопа­ сности и по ремонту оборудования.

Все рабочие, вновь поступившие на завод или пере­ веденные с одной работы на другую, должны получить непосредственно на рабочем месте инструктаж по техни­ ке безопасности. К самостоятельной работе эти рабочие допускаются после окончания обучения, сдачи экзамена комиссии и получения удостоверения. Все рабочие элек­

132