Питание глиноземом

Так же очень важным направлением развития считается автоматизация и механизация процесса. Потери глинозема можно заметно сократить при совместном внедрении систем автоматического питания расплава глиноземом (АПГ) и централизованной раздачи глинозема (ЦРГ) по электролизерам[6]. Глинозем подавали в электролит методом поточной обработки. Как правило, на пробитую корку электролита загружается глинозем в количестве, обеспечивающем укрытие ванны от выделений вредных газов и пыли. Этот метод имеет существенные недостатки:

- увеличивается растворение алюминия в электролите, снижается выход по току;

- колебания температуры при обработке корки достигает 5-20 ºС, что также снижает выход по току.

- вместо химически необходимого количества глинозема в электролит загружается, как правило, больше глинозема, что увеличивает перепад напряжения в подине за счет образования осадков, и растут трудозатраты на их расчистку;

Первоначально все усовершенствования касались электролизеров с обожженными анодами, на которых и были отработаны достаточно работоспособные конструкции АПГ балочного типа (рисунок 1). При опускании с помощью пневматических цилиндров, длинная металлическая балка разрушала корку, и в электролит попадало 10-30 кг глинозема на один погонный метр балки. При этом происходило разрушение электролитной корки в центральном канале, и ее надо было восстанавливать, поэтому вес разовой порции довели до 100 кг, а перерыв между очередным продавливанием корки достигал 1 ч. Эта система позволила снизить трудозатраты на обслуживание электролизера, но увеличила выброс газов в атмосферу и не изменила принципиально технологию электролиза.

Рисунок 1 - АПГ балочного типа

Системы точечного питания загружали в электролит через проделанную пробойником лунку от 1 до 3-х кг глинозема. С точки зрения создания условий для растворения глинозема, последний тип питания является более предпочтительным для электролизеров с обожженными анодами. На этих электролизерах хорошо подогретый глинозем подается в зону интенсивной циркуляции электролита, что благоприятствует его растворению. На электролизерах Содерберга эта проблема решается значительно сложнее, так как в пространство "борт-анод" глинозем подается с низкой температурой и в условия слабой циркуляции электролита.

В мировой и отечественной практике опробовано огромное количество конструкций точечной АПГ, небольшая часть из которых оказалась вполне работоспособной. Сложность выбора оптимальной конструкции АПГ вызвана технологическими особенностями электролизеров и, в большей степени, свойствами используемого глинозема – его растворимостью, сегрегацией в емкостях хранения, истиранием при транспортировке и пр. Положение усугубляется еще и тем, что на многих отечественных заводах одновременно используют глинозем с разными свойствами, от разных поставщиков.

В настоящее время все зарубежные заводы, оснащенные электролизерами с обожженными анодами, работают с применением систем АПГ точечного типа. На нескольких сериях, оснащенных электролизерами Содерберга ВТ, остались системы балочного типа. Внедрение систем АПГ является одним из главных стратегических направлений развития алюминиевых заводов, которое дает ряд преимуществ:

- уменьшение выбросов в окружающую среду за счет прекращения поточных

обработок и снижения частоты анодных эффектов;

- стабилизация энергетического режима;

- уменьшение колебаний тока;

- увеличение срока службы ванн благодаря снижению осадков на подине;

- повышение качества регулирования МПР;

- улучшение условий растворимости Al₂O₃, что позволяет работать на низком КО;

- возможность увеличения силы тока.

Однако для получения хотя бы части этих преимуществ, необходимо, чтобы система АПГ была сопряжена с АСУТП и работала по существующей на том или ином заводе стратегии управления электролизером. В ином случае, АПГ превращается в индивидуальную для каждого электролизера обрабатывающую технику и не может обеспечить заметного технологического и экологического эффекта. Алгоритм питания состоит в поддержании концентрации глинозема в электролите под анодом в определенном интервале, обеспечивающим достижение оптимальных результатов – высокое значение выхода по току при достаточно низком значении среднего напряжения, что обеспечивает минимальный расход электроэнергии.