Пуск ванн на электролиз

На этом этапе предусматривается вывод ванн в режим элек­тролиза. Пуск ванн включает операции наплавления электролита и металла, формирования междуполюсного пространства анод-катод и начало технологического процесса производства электролитическо­го алюминия.

В качестве подготовки к пуску к электролизерам доставля­ют пусковое сырье и необходимый технологический инструмент. Загрузка сырья производится в следующей последовательности: на подину вокруг анодного массива ровным слоем засыпают фтори­стый кальций, поверх него загружают фтористый натрий. Далее за­сыпают свежий криолит и кусковой оборотный электролит, либо смесь свежего криолита и фтористого натрия с расчетным криоли- товым отношением 2,5-3,0. Допускается добавка до 10% оксида магния. Возможна частичная замена свежего криолита смесью фло­тационного и регенерированного.

После загрузки пусковых материалов напротив леток уста­навливают желоба для заливки в ванну жидкого пускового материа­ла. Лётки устанавливаются с таким расчётом, чтобы стекающая с них струя попадала под анод, не задевая периферийных швов, т.к. степень термообработки их к концу обжига все ещё ниже, чем в цен­тре подины. При прямом попадании струи расплава возможно меха­ническое разрушение периферийных швов.

Непосредственно пуск электролизера начинают с мини­мальным разрывом после завершения обжига подины, не допуская остывания подины и анодного массива. На практике известно два вида пуска ванн на электролиз - пуск на металле и пуск на электро­лите. Пуск ванн на металле производится в следующем порядке. Не­посредственно после подготовки электролизера к пуску и загрузки в него пускового материала заливают один-два ковша жидкого алю­миния. Далее в ванну заливается жидкий электролит и производится пуск её на электролиз.

Заливка металла в шахту предварительно прогретой ванны позволяет усреднить и повысить в среднем на 40-50°С температуру подины, завершить коксование периферийных швов и участков с недостаточным прогревом, т.е. завершить обжиг подины. Кроме то­го, слой алюминия защищает угольную подину от внедрения натрия при пуске на электролиз.

Отрицательным фактором пуска на металле следует считать опасность проникновения жидкого алюминия в трещины и поры в футеровке, т.к. жидкий алюминий обладает высокой текучестью. По этой причине пуск на металле применяется достаточно редко и тех­нологи отдают предпочтение пуску на электролите.

При пуске ванны на электролите пусковая операция начина­ется с заливки в шахту от 6 до 20 т (в зависимости от мощности ван­ны) жидкого электролита. При этом скорость подачи ковшей должна быть достаточно быстрой, чтобы не допустить замерзания электро­лита в шахте ванны. Одновременно с заливкой электролита подни­мают анод и повышают рабочее напряжение по следующему графи­ку: после заливки первого ковша до 4-6 В, второго ковша - 6-8 В, третьего - до 9-10 В, после последующих ковшей напряжение удер­живается в тех же пределах, но не выше 15 В. Этот график может уточняться по требованиям технологии.

К пуску ванны готовят несколько так называемых «ванн- маток», в которых производят наплавку пускового электролита. Дальнейшее наплавление электролита ведут путем переплавки обо­ротного электролита. После достижения температуры электролита 980-990°С, но не ранее, чем через 12 ч после пуска, начинается за­ливка жидкого металла. Критерием окончания наплавления электро­лита и металла может служить заполнение шахты расплавом до уровня не ниже 3-5 см от края борта, что предотвращает окисление бортовых плит.

Если количество заливаемого при пуске электролита недос­таточно для нормальной работы электролизера, то анод поднимают до возникновения искусственной вспышки, т.е. повышают напряже­ние до 25-35 В, которое удерживается вплоть до стабилизации тем­пературы электролита на нужном уровне. Это приводит к дополни­тельному выделению тепла и расплавлению загруженного пускового материала, в том числе оборотного электролита, смешанного реге­нерированного и свежего криолита, т.е. электролит искусственно наплавляется.

Пуск на вспышке требует больших энергетических затрат. Кроме того, при вспышке неизбежны большие потери сырья за счет уноса его в виде пыли и парогазовой смеси. Поэтому предпочти­тельнее заливать в пусковую ванну максимальное количество элек­тролита. При пуске одиночных ванн после капитального ремонта такие возможности всегда имеются.

Пуск на электролите целесообразней производить при высо­кой температуре подины. При относительно низких температурах на подине образуются зоны застывшего электролита и подовые насты­ли, затрудняющие равномерное распределение тока. Это вызывает местные перегревы катодных блоков, сколы и разрушения.

При пуске на электролите в его состав должны входить соли кальция и магния. Катионы этих металлов, концентрируясь у по­верхности угольной подины, служат электрохимической защитой от выделения свободного натрия и разрушающего проникновения его в угольную футеровку. Окончательный выбор того или иного способа пуска на электролиз определяется конкретными условиями обжига, наличием пускового сырья, жидкого металла и электролита.

С повышением единичной мощности электролизёров до 300- 400 кА возникают серьёзные трудности с наплавкой большого коли­чества пускового электролита. Использование для этих целей «ванн- маток» связано с выводом из нормального технологического состоя­ния группы электролизёров, со снижением их производительности и ухудшением сортности металла. Поэтому весьма актуальна пробле­ма создания специальной печи для наплавления электролита из ис­ходного сырья. Наличие на крупном заводе такой печи обеспечит пуск ванн на электролиз без указанных выше проблем.

Признаки нормального пуска: наличие полной шахты рас­плава с температурой 970-980°С, равномерное распределение тока по штырям (анодам) и активное бурление электролита вокруг анод­ного массива, отсутствие признаков расслоения или «шелушения» катодных блоков, протеков расплава в катодную футеровку.

Тем не менее, во время пуска или в ближайшие 5-10 ч не­редко имеют место протеки металла в окна для катодных стержней, покраснение бортов катодного кожуха и т.д. Восстановить нормаль­ный режим в таких случаях удается только пропиковкой мест протё­ков оборотным электролитом с фтористым кальцием или магнези­том. Однако проникший к катодным стержням, под подовые блоки и в цоколь расплав в последующем может проявлять свое разрушаю­щее действие при каждом выходе электролизера на «горячий ход».