Напряжения на электролизёре

       Рабочее напряжение (U_РАБ) – это напряжение, которое снято с анодной и катодной ошиновки электролизёра; его показывает вольтметр на ШУЭ и оно характеризует технологический режим электролизёра в стационарном состоянии (т.е. без выливки, АЭ, ТО и др.).

U_РАБ = U_РАЗЛ + U_АУ + U_ЭЛ + U_КУ

       Где:

· U_РАЗЛ – напряжение разложения;

· U_АУ – падение напряжения в анодном узле;

· U_ЭЛ – падение напряжения в электролите;

· U_КУ – падение напряжения в катодном узле.

       Напряжение разложения (U _РАЗЛ) – это минимальное напряжение, необходимое для того, чтобы на электродах начался процесс выделения продуктов реакции.

       U _РАЗЛ на электролизёре = 1,4 – 1,8В.

       Напряжения разложения таких компонентов электролита, как ALF ₃, NaF, MgF ₂, CaF ₂ значительно выше, чем U _РАЗЛ глинозёма, поэтому они не подвергаются электрохимическому разложению при электролизе криолитоглинозёмных расплавов.

       Среднее напряжение (U_СР) – характеризует расход электроэнергии на производство алюминия. U _СР больше U _РАБ на величину потерь напряжения вне электролизёра, т.е. потерь электроэнергии в ошиновке и потерь электроэнергии из–за АЭ. Среднее напряжение учитывает добавки напряжения на технологические операции и пуски.

U_СР = U_РАБ + U_ОШ + U_АЭ

       Пути снижения U_СР – не допускать высокого U_РАБ, т.е. держать чистым от пены электролит, чистой от осадка подину, по регламенту вести технологию анода (не завышать «минимального», хорошие контакты и др.), содержать ошиновку в чистоте, иметь хорошие контакты в соединениях ошиновки, снижать длительность и частоту АЭ.

       Корректировать заданное напряжение электролизёра имеют право мастер–технолог, старший мастер серии, а в их отсутствие – бригадир смены, получивший задание распоряжением по серии. Изменения напряжения в базу данных АСУТП вводит вышеуказанный персонал корпуса через терминалы, установленные на рабочих местах (АРМ СМиТ).

       Рабочее напряжение на электролизёре устанавливается индивидуально, в зависимости от его технологического состояния. Необходимо поддерживать значение рабочего напряжения, обеспечивающее нормальное протекание технологического процесса. Необходимо стремится сокращать до минимума количество анодных эффектов за счёт правильного и своевременного выполнения регламентов обслуживания и использования средств АСУТП.

       Электролизёры переводят с «автоматического» в «ручной» режим на время выполнения следующих операций по его обслуживанию:

· технологической обработки сторон и торцов электролизёра;

· ручной регулировки МПР, которая может быть связана с ликвидацией технологических расстройств, либо работе электролизёра в режиме «ванны–матки»;

· ремонта механизмов перемещения анода и анодного кожуха.

       Время работы в «ручном» режиме должно быть минимальным. Каждый случай несанкционированного перевода электролизёра в ручной режим должен быть предметом специального разбора.

       Рабочее напряжение в ОАО «РУСАЛ Красноярск»: от 4,45 В.

Выход по току

       Это отношение массы практически наработанного металла (на электроде) к массе теоретически ожидаемой по закону Фарадея:

h_т = М_ПР/М_Т • 100 %.

       Выход по току зависит от непроизводительных утечек тока. Снижают h_т:

· утечки тока в землю (при нарушении электроизоляции электролизёра);

· утечки тока при частичном замыкании анода и катода, а также соседних электролизёров (инструмент, куски проволоки, электроды и др. предметы, по небрежности, оставленные у электролизёра);

· потери тока на восстановление более электроположительных, чем AL элементов, таких как кремния, железа, меди и др.;

· потери тока из–за технологических нарушений: следует считать бесполезными потери тока через «конус» на подошве анода, через куски анода, скопления угольной пены, при работе тока в борт (при отсутствии бортового гарнисажа).

       На электролизёрах с ОА h_т больше, чем на электролизёрах с СОА.

Технологические параметры процесса
температура электролита уменьшается	hт увеличивается	с увеличением температуры электролита hт снижается, и увеличивается скорость растворения AL в электролите, увеличение температуры электролита на каждые 10 градусов С ведет к снижению hт на 2 – 4 %.
КО уменьшается	hт увеличивается	при снижении КО – hт увеличивается, т.к. уменьшаются потери катодного алюминия. Но при слишком низких и слишком больших КО hт снижается.
I тока уменьшается	hт увеличивается	при увеличении плотности тока (Iсерии/Sпл. сечения) hт увеличивается, но недопустимо увеличение Iсерии, до нарушения теплового баланса электролизёра т.к. при этом увеличится температура электролита, а значит hт снизится.
МПР увеличивается	hт увеличивается	с увеличением МПР hт увеличивается. Однако значительное увеличение МПР приводит к снижению hт, т.к. увеличится рабочее напряжение электролизёра, а значит температура электролита. Значительное снижение МПР приводит к снижению hт, из–за интенсивного окисления катодного алюминия, поэтому технологи стремятся работать на оптимальном МПР.
Уровень AL в электролизёре увеличивается	hт увеличивается	уровень металла в электролизёре напрямую влияет на hт. Каждый 1 см. металла даёт увеличение выхода по току порядка 0,1 % (формула Гротгейма) за счёт большей стабильности металла в магнитном поле. При меньшей циркуляции металла происходит его меньшее растворение в электролите. Снижается доля горизонтальных токов, приводящих к перекосу поверхности металла, подмыкания металла на анод.
МГД const. уменьшается	hт увеличивается	при минимальном изменении МГД (магнитная гидродинамика) выход по току hт увеличивается.

       В ОАО «РУСАЛ Красноярск»: выход по току на электролизёрах СОА равен 88,5±0,8 %, на электролизёрах с ОА выход по току равен 92 – 93%.