Отрицательное влияние влаги

• электролитическое разложение влаги

• взаимодействие влаги с криолитом и фторидом алюминия приводит к потерям фторсолей,

3Н₂О + AlF₃ + HF - увеличение расхода AlF_3.

 

• повышенное пыление

ПОЛОЖИТЕЛЬНОЕ ВЛИЯНИЕ ВЛАГИ:

• увеличение скорости растворения глинозёма.

• увеличение адсорбционной способности глинозёма.

УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ: 60 -90 м²/г (типичный диапазон)

• Низкая ВЕТ - поверхность ухудшает адсорбционную способность глинозёма;

• ВЕТ - поверхность увеличивается с уменьшением содержания a-Al₂O₃;

• ВЕТ - поверхность увеличивается с уменьшением содержания фракции -45 мкм;

ПЛОТНОСТЬ: насыпная плотность и плотность при уплотнении (типичный диапазон значений 0,95 - 1,16 г/см³)

• Определяет соотношение массы и объёма;

• Увеличение плотности при уплотнении увеличивает теплопроводность глинозёма.

ВРЕМЯ ИСТЕЧЕНИЯ ИЗ ВОРОНКИ: импортные глинозёмы: 4-6мин; отечественные: 11-20мин

БОЛЬШОЕ ВРЕМЯ ИСТЕЧЕНИЯ СООТВЕТСТВУЕТ:

• медленному растворению глинозёма в электролите;

• большому содержанию фракции -45 мкм;

• низкой ВЕТ - поверхности;

• большой плотности при уплотнении.

СКОРОСТЬ РАСТВОРЕНИЯ ГЛИНОЗЁМА В ЭЛЕКТРОЛИТЕ ВЛИЯЕТ НА ТЕХНОЛОГИЮ:

• образование и растворение осадков

• частота и продолжительность анодных эффектов

• формирование рабочего пространства ванны

• падение напряжения в подине

• от концентрации Al₂O₃ в электролите зависят выход по току и удельный расход электроэнергии.

СКОРОСТЬ РАСТВОРЕНИЯ ГЛИНОЗЁМА УМЕНЬШАЕТСЯ ПРИ:

_• увеличении содержания a - Al₂O₃

• увеличении содержания фракции – 45 мкм

• уменьшении содержания влаги

• уменьшении удельной площади поверхности

• снижении температуры электролита

• уменьшении перегрева электролита

_• наличии добавок различных фторидов LiF, CaF₂, MgF₂ и Al₂O₃

ВИДЫ ГЛИНОЗЕМА:

· Песчаный глинозем

· Мучнистый глинозем

· Недопрокаленый глинозем

Глинозем получают из руд, содержащих глинозем: бокситов, нефелинов, алунитов и др.

В России, для производства алюминия применяют глинозем высших марок: Г-000, Г-00, Г-0

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ГЛИНОЗЕМУ:

· хорошая растворимость в электролите, без образования осадка

· минимальное содержание вредных примесей, снижающих сорт алюминия и ухудшающих электролиз

· низкая степень пыления, т.е. минимальное содержание мелкой фракции

· хорошая текучесть, т.к. глинозем приходиться раскачивать в узлы заправки, в бункера АПГ и др.

МОДИФИКАЦИИ ГЛИНОЗЕМА:

1. a - Al₂O₃ – имеет низкую гигроскопичность, но плохо растворяется в электролите, имеет много примесей

2. g - Al₂O₃ - гигроскопичен, но лучше растворяется в электролите, мало вредных примесей.

В промышленном глиноземе альфа – глинозема от 2-х до 20 %

ПРИ БОЛЬШОМ СОДЕРЖАНИИ a - AL₂O₃:

• корка образуется медленнее;

• плотность и теплопроводность корки увеличивается;

• адсорбционная способность понижается

КРИТЕРИИ ВЫБОРА ГЛИНОЗЁМА

ВАННЫ С ТОЧЕЧНЫМ ПИТАНИЕМ

(малое количество загружаемого глинозёма, малый интервал между загрузками)

• более 95% загружаемого глинозёма растворяется сразу

• малое снижение температуры электролита при загрузке (менее 10^о)

• низкая доля самопитания ванны

ВАННЫ С ПОТОЧНОЙ ОБРАБОТКОЙ

 (большое количество загружаемого глинозёма, большой интервал между загрузками)

• 30% глинозёма растворяется сразу

• 70% самопитания ванны, большое влияние скорости растворения криолито-глинозёмных корок

^• снижение температуры электролита при загрузке глинозёма более 10^о

R

U

U,R,

      Al₂O₃

                                                                                                           2.5 – 3 %

Зависимость сопротивления электролита (R) и напряжения на ванне от концентрации глинозёма в электролите

 

ДИАПАЗОН ОПТИМАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ГЛИНОЗЁМА

ПОТРЕБНОСТЬ В ГЛИНОЗЕМЕ:

· Алюминиевые заводы России на 50% обеспечены отечественным глиноземом, остальное – импорт

· Алюминиевые заводы РУСАЛа только на 60% обеспечены своим глиноземом

· К 2013 году выпуск глинозема в РУСАЛе должен быть 8 млн. тонн в год

РАСХОД ГЛИНОЗЕМА НА КрАЗе: 1930 кг на производство 1 т. Алюминии

(теоретический расход глинозёма на 1 тн. Al – 1889кг)

 

КРИОЛИТ Na3AlF6 или 3NaF + AlF₃

НАЗНАЧЕНИЕ:

· для растворения глинозема, поэтому он и является основой промышленного электролита.

· вторичный криолит применяют для наплавления уровня электролита на ваннах.

СВОЙСТВА КРИОЛИТА:

·  является относительно хорошим растворителем для глинозёма

· имеет более высокое напряжение разложения, чем оксид алюминия

· имеет хорошую электропроводность в расплавленном состоянии

· приемлемая температура плавления (» 1000⁰С)

· он не реагирует с алюминием и углеродом

· его плотность в расплавленном состоянии ниже, чем плотность жидкого алюминия

· он имеет относительно низкое давление пара

НА КрАЗе ПРИМЕНЯЕТСЯ ТОЛЬКО ВТОРИЧНЫЙ КРИОЛИТ:

· ВРК - вторичный регенерированный криолит производят в ЦПФС из газообразных и твердых отходов газоочистки гидрохимическим методом

· ВФК – вторичный флотационный криолит производят в ЦПФС, из угольной пены методом флотации

· Смешанный криолит: 50% ВРК + 50% ВФК производят в ЦПФС

ТРЕБОВАНИЯ К КРИОЛИТУ: не более::F – 43%; Na – 30%; SiO₂ – 1,0%; Fe₂O₃ - 1,0%;H₂O - 1,5%;С – 1,5%

РАСХОД ВТОРИЧНОГО КРИОЛИТА НА КрАЗе: 18 кг на производство 1 т алюминия.

ФТОРИСТЫЙ АЛЮМИНИЙ AlF₃

НАЗНАЧЕНИЕ:

· для корректировки состава электролита.

· добавки AlF₃ снижают КО электролита и позволяют работать на кислых электролитах

ТРЕБОВАНИЯ К ALF₃: не более %: SiO₂ – 0,3; Fe₂O₃ – 0,08;P₂O₅ – 0,05;сульфатов (SO₄) – 0,5. AlF₃ не менее 93%.

РАСХОД AlF₃ НА КрАЗе: 35кг на производство 1т алюминия. Содержание в Эл-те до 10%.

ФТОРИСТЫЙ КАЛЬЦИЙ CaF₂

НАЗНАЧЕНИЕ:

· Снижает температуру плавления электролита,

· Способствует укреплению настылей

· Снижает потери катодного алюминия

ТРЕБОВАНИЯ К CaF₂: CaF₂ не менее 95%;SiO₂ не более 2,5%; S не более 0,2%; CaCO₃ не более 2%;

РАСХОД CaF₂ НА КрАЗе: 1,6кг на производство 1т алюминия. Содержание в Эл-те до 7%.

СОДА КАЛЬЦИНИРОВАННАЯ Na₂CO₃

НАЗНАЧЕНИЕ: для раскисления электролита.

ТРЕБОВАНИЯ К NA₂CO₃: Na₂CO₃ не < 97%; Fe₂O₃ не > 0,016%; NaCl не >0,5%; H₂O не >1%;  

АНОДНАЯ МАССА

НАЗНАЧЕНИЕ:

Для формирования угольного тела анода на ваннах с самообжигающимися анодами.

СОСТАВ АНОДГОЙ МАССЫ:

· Кокс нефтяной – наполнитель АМ

· Пек каменноугольный - связующее АМ

ТЕХНОЛОГИЯ «СУХОГО» АНОДА

· «Нормальная» - 30% ВТП

· «Жирная-корректировочная» - 33% ВТП

· ПАМ – 39% ВТП

ТРЕБОВАНИЯ К АНОДНОЙ МАССЕ:

· массовая доля воды – не более 0,9%

· зольность – не более 0,5%

· массовая доля серы - не более 0,99%

· массовая доля воды в ПАМ – не более 0,5%

· размер крупки ПАМ – не более 12 мм

РАСХОД АМ НА КрАЗе: 525 кг на производство 1т алюминия

СОСТАВ ПРОМЫШЛЕННОГО ЭЛЕКТРОЛИТА:

· Na₃AlF₆                          основа до 85%

· Al₂O₃                              от 2 до 8 % при поточной обработке; при АПГ - 4%

· AlF₃                                избыток 10 %

· CaF₂                                7 %

 

Плотность электролита при 20⁰С = 2,9 Г/см³, а при 1000⁰С = 2,1 Г/см³

При снижении температуры электролита – плотность его повышается

o Al₂O₃ и AlF₃ – снижают плотность электролита

o CaF₂ – увеличивает плотность электролита

ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОЛИТУ:

· минимальное содержание примесей, снижающих сорт Al: Fe, Si, Zn, Cu и др.

· минимальное содержание примесей, ухудшающих процесс электролиза: H₂O, Na₂O, P₂O₅ и др.

· электролит должен хорошо, без осадка растворять глинозем

· плотность электролита должна быть, как можно ниже и как можно меньше плотности алюминия

· электролит должен иметь хорошую электропроводность и низкую температуру плавления.