Металлургия легких и тугоплавких металлов (стр. 11 )

Было принято решение рассмотреть возвратную пыль в различных аспектах на предмет её утилизации, желательно без изменения технологии спекания.

Предложение состоит в следующем:

1. Дозировать возвратную пыль электрофильтров напрямую в мешалку с оборотным раствором, для дальнейшего направления получившегося кека в отделение размола ветви Байера.

2. Учитывая универсальные возможности гидрокарбоалюмината кальция (ГКАК) и положительные результаты выщелачивания пыли дистиллятом, возникла возможность смешивания пыли с дистиллятом в мешалке с последующей отправкой полученной пульпы, в отделение сгущения на вторую стадию промывки, с целью реализации коагулирующих-флокулирующих свойств ГКАКа, а также возврат в процесс полезных растворимых соединений и щелочей с промводой.

Таким образом, исключая из системы пылевозврата пыли электрофильтра, облегчается работа скруббера мокрой очистки, так как эта самая мелкодисперсная фракция, приобретая заряд электрофильтра из-за многократной циркуляции в системе, проходит на прямую в скруббер, где часть карбонатной щёлочи улетает в атмосферу(23-25г/м3) [2]. Оставшаяся сода сорбирует на себя частички пыли, так как находится в виде пароводянного тумана и оседает на решетках нижних ярусов скруббера, тем самым, затрудняя прохождение отходящих газов, в силу зарастания их частицами содопылевой пульпы. Зарастание газораспределительных ярусов ведёт к падению разряжения в холодном конце вращающейся печи спекания, т. е. затрудняется работа дымососа, что приводит к нарушению технологического режима и работы агрегата, иногда происходят аварийные остановки.

Эксперименты, проведённые в лабораторных условиях, по совместному выщелачиванию боксита СТБР и возвратной пыли, дали положительные результаты. Извлечение глинозема составило 89-88% .

Выводы:

1. Утилизация пыли электрофильтров, увеличивает КПД работы электрофильтров в силу сокращения кратности пылевозврата.

2. Облегчает работу скруббера мокрой очистки.

3. Снижение потерь полезных компонентов и экономия энергоносителя при спекании бокситов, из-за снижения кратности пылевозврата.

Важным фактором является то, что увеличение КПД системы пылеулавливания, за счёт исключения мелкодисперсных частиц, снизит экологическую нагрузку на регион.

Литература

1. НИ Л. П., Халяпина -химические свойства сырья и продуктов глинозёмного производства. Алма-Ата: Наука, КазССР,1978.

2.Технологическая инструкция «Производство глинозёма». ТИ .

3. Климентёнок способа синтеза гидрокарбоалюмината кальция в условиях глинозёмного производства и его использование в качестве многофункционального коагулянта. Автореф. С-Петербург. 2002.

4. Сизякова эффективности способа комплексной переработки нефелинов на основе использования карбоалюминатных соединений. Автореф. С-Петербург. 2007.

Раздел 2. МЕТАЛЛУРГИЯ АЛЮМИНИЯ

Разработка и освоение технологии получения алюминия на электролизерах различной

единичной мощности

,

ИТЦ в Инжиниринговая Компания» в г. Красноярск,

, г. Иркутск

Часть 1. Модернизация существующей технологии электролизеров с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом (ЭСАВТ)

Доля производимой продукции с использованием технологии ЭСАВТ на Российских алюминиевых заводах составляет порядка 75 % от общего производства. Основными недостатками указанной технологии по сравнению с технологией, использующей обожженные аноды, являются низкие технико-экономические показатели и большие объемы выбросов загрязняющих веществ. К плюсам можно отнести более низкую себестоимость выпускаемой продукции [1].

В данном разделе рассмотрены три основных направления модернизации технологии ЭСАВТ: разработка электролизеров ОА-140 для замены морально и физически устаревших электролизеров С-2, С-3; разработка электролизеров ВТ-170 и ВТ-175 для замены электролизеров С-8Б и С-8БМ; разработка и внедрение технологии электролиза с использованием «сухой» анодной массы.

1. Разработка и испытание электролизеров ОА-140

Для модернизации электролизеров С-2, С-3 II серии ИркАЗа были разработаны и испытаны две модификации электролизеров. На первом этапе была разработана и испытана конструкция электролизера с максимальным использованием существующих катодных кожухов, механизмов подъема, строительной части, перекрытий шинных каналов и шкафов управления. Был использован существующий рамный катодный кожух с железобетонным днищем, футерованный двадцатью четырьмя подовыми блоками, двойными бортовыми плитами по торцам и типовой теплоизоляцией по днищу. Испытания шести электролизеров данной конструкции дали негативные результаты, следствием чего было использование существующего катодного устройства. В дальнейшем была разработана конструкция электролизера ОА-140 со шпангоутным катодным кожухом и новой футеровкой. Данная конструкция электролизера по результатам испытаний показала хорошие результаты.

1.1 Моделирование энергетических характеристик. При выполнении данной работы были проведены расчеты 2-х мерных полей электрического и температурного потенциала, электро - и энергобаланса на температуру окружающей среды электролизера ОА-140 в режиме эксплуатации.

В процессе моделирования рассматривались различные варианты футеровок: с использованием карбидокремниевых бортовых блоков вместо угольных блоков, с использованием силиката кальция вместо пенодиатома, с использованием двухпазовых полуграфитовых подовых блоков вместо однопазовых аморфных угольных подовых блоков. Также в расчетах рассматривались два типа шпангоутного катодного кожуха: с прямыми и наклонными бортами.

На рис. 1 представлены результаты расчетов тепловых полей.

а)	б)
Рис.1. Результаты расчетов теплового поля электролизеров ОА-140М1 при силе тока 140 кА: а) с теплоизоляцией из пенодиатомита; б) с теплоизоляцией из силиката кальция

В результате проведенных многовариантных расчетов при различной силе тока (140, 145, 150 кА) был выбран наилучший вариант конструкции электролизера.

1.2 Результаты МГД расчетов электролизера ОА-140М1. По результатам многовариантных расчетов была разработана четырехстоячная ошиновка с вынесением выходных стояков на продольные стороны. Входные стояки расположены в проекции катода. Анодная ошиновка закольцована и имеет перемычку для оптимизации анодного токораспределения. Катодная ошиновка выполнена в двух вариантах: секционированная и с использованием коллекторной шины для снятия тока с блюмсов. Использование коллекторной шины обеспечивает равномерное токораспределение по блюмсам, но требует при этом более качественного выполнения ошиновки при монтаже. В табл.1 представлены основные результаты расчетов магнитогидродинамических характеристик.

Таблица 1

Результаты расчетов МГД-характеристик электролизера

Параметр	Величина
Средние по модулю значения магнитной индукции, Гс: Bx Bz	40,5 19,9
Статический полный перекос металла, см	1,77
Максимальная скорость циркуляции, см/с	7,41

Выбор схемы ошиновки для электролизеров произведён на основании анализа расчетных МГД - характеристик. Важными критериями выбора схемы являются: значение максимальной скорости циркуляции, значение максимального перекоса зеркала металла и средние, максимальные, амплитудные значения составляющих магнитной индукции (Bx, By, Bz), которые должны обеспечивать стабильную работу электролизера.

1.3 Результаты испытаний электролизеров ОА-140М1. В табл.2 представлены достигнутые технико-экономические показатели.

Таблица 2

Достигнутые технико-экономические показатели электролизеров ОА-140М1

Наименование	Проект	Достигнутые
Сила тока, кА	140	137,1
Среднее напряжение, В	4,3-4,5	4,45
Выход по току, %	92-94	93,97
Удельный расход технологической электроэнергии, кВт*ч/т		14120
Расход анодов (брутто), кг/тAl	550	518,7

Данные табл.2 подтверждают правильность принятых на этапе разработки электролизера конструктивных и технологических решений.

2. Разработка и испытание электролизеров ВТ-170 и ВТ-175

Электролизеры с самообжигающимися анодами типа ВТ-170 и ВТ‑175 на силу тока, соответственно, до 170 и 175 кА установлены на опытном участке в корпусе № 6 ИркАЗа и проходят испытания с начала 2001 г.

2.1 Расчеты энергетического состояния электролизеров выполнялись с использованием программы «Filer» (БшГУ), теплового сопротивления футеровки электролизера с использованием программы «Расчет» (СибВАМИ).

По результатам проведенных расчетов были выбраны конструкции катодных кожухов и подобраны футеровки, обеспечивающие оптимальное тепловое состояние электролизеров.

Применен катодный кожух рамно-контрфорсного типа. В конструкции футеровок применены следующие технические решения: в качестве теплоизоляции использованы плиты из керамовермикулита; предусмотрен компенсационный слой в нижней зоне цоколя; использованы опорные угольные плиты под бортовыми блоками; уменьшен размер периферийного шва; бортовые блоки приклеены к стенкам кожуха.

2.2 Моделирование магнитогидродинамического состояния электролизеров. В табл.3 представлены расчетные данные магнитогидродинамических характеристик электролизеров С8-БМ, ВТ-170 и ВТ-175.

Таблица 3

МГД-характеристики электролизеров С-8БМ, ВТ-170 и ВТ-175

Показатель	Тип электролизёра
С8Б-М	ВТ-170	ВТ-175
Расчет	Измере-ние	Расчет	Измере-ние	Расчет	Измере-ние
|Bx|, Гс	42,36	67,85	45,49	68,59	84,12	103,3
|Bz|, Гс	72,07	80,32	51,67	53,86	31,98	36,17
Максимальная скорость циркуляции металла, см/с	9,86	12,4	8,61	11,2	8,47	9,9
Перекос металла, см	1,79	3,9	1,35	1,8	1,10	1,5

Анализируя полученные расчетные и измеренные данные можно сделать вывод о том, что наиболее оптимальной конструкцией ошиновки с максимальным запасом МГД-устойчивости является конструкция ошиновки электролизера ВТ-175.

2.3 Результаты испытаний электролизеров. В табл.4 представлены достигнутые технико-экономические показатели.

Таблица 4

Достигнутые технико-экономические показатели электролизеров

Наименование	ВТ-170	ВТ-175	С-8БМ
Проект	Факт	Проект	Факт	Факт
Сила тока, кА	170,00	172,12	175,00	173,06	159,35
Среднее напряжение, В	4,50	4,69	4,50	4,735	4,59
Выход по току, %	88,50	89,58	88,50	90,46	88,48
Удельный расход технологической электроэнергии, кВт×ч/т Al	15000	15593	15000	15580	15426

Электролизеры ВТ-170 имеют преимущество по простоте обслуживания, низкому среднему напряжению, а также возможности некоторого его снижения при изменении конструкции входных стояков.

Электролизеры ВТ-175 имеют более высокий выход по току и возможность дальнейшего повышения токовой нагрузки с увеличением производительности. В настоящее время данные электролизеры работают с токовой нагрузкой близкой к 180 кА. Таким образом, для реконструкции действующих корпусов предпочтительнее использовать электролизер ВТ-175.

3. Разработка, испытание и внедрение технологии с использованием «сухой» анодной массы

Преимуществами технологии с применением «сухой» анодной массы являются: снижение выбросов в атмосферу смолистых соединений, бензапирена, улучшение технико-экономических показателей производства алюминия. Улучшение экологической и технологической составляющей технологии достигаются за счет снижения содержания в анодной массе пека, основного источника выброса канцерогенов, улучшения приемов обслуживания анода и стабилизации свойств расплавленной части анода и, как следствие, его спеченной части.

3.1 Иркутский алюминиевый завод. Составы анодных масс, применяемых фирмами, использующими технологию «сухого» анода, основаны на нефтяном коксе. В гг. на Иркутском алюминиевом заводе на группе ванн С-8БМ 5 корпуса впервые проходили испытания технологии с использованием «сухой» анодной массы на основе пекового кокса. Дальнейшее расширение использования данной технологии в рамках всего завода было затруднено из-за неготовности цеха анодной массы к выпуску «сухой» анодной массы. В табл.5 представлены технико-экономические показатели работы опытных ванн по сравнению со среднекорпусными значениями.

Таблица 5

Основные технологические параметры и технико-экономические показатели работы опытного участка по технологии «сухого» анода за 2003 г.

Наименование показателей	Среднее по опытным электролизерам	Корпус №5
Рабочее напряжение, В	4,30	4,31
Выход по току, %	88,61	87,47
Удельный расход технологической электроэнергии, кВт×ч/т Al	15065,33	15080,0
Состояние КПК (оценка), балл	3,47	4,0 – 4,5
Температура КПК, оС	164,8	162,0
Перепад напряжения в аноде, мВ	440,7	448,6
Выход угольной пены, кг/т	44,8	58,1
Скорость сгорания анода, см/сут.	1,5	1,62

Результаты испытаний свидетельствуют об улучшении технико-экономических показателей на опытных электролизерах. Скорость сгорания анода на опытной группе на 0,12 см/сут. ниже чем ее среднекорпусное значение, что в пересчете на расход анодной массы дает его снижение ~ на 40 кг/т А1.