Способ ввода в эксплуатацию алюминиевого электролизера

 

Изобретение относится к электролитическому производству алюминия. Сущность: в способе ввода в эксплуатацию алюминиевого электролизера, включающем обжиг, загрузку пускового сырья, алюминия и электролита, вывод на технологический режим, в ванну электролизера подают алюминий, содержащий 0,3-7,0 мас. % железа и 0,26-1,0 мас.% кремния в количестве 2-6 т. Изобретение обеспечивает повышение срока службы и сокращение сроков ввода электролизера в эксплуатацию.

Изобретение относится к электролитическому производству алюминия и может быть использовано при вводе алюминиевого электролизера в эксплуатацию.

Важными задачами повышения технико-экономических показателей процесса электролиза являются повышение срока службы электролизера и получение сортового металла в кратчайшие сроки после пуска. Поставленные задачи решаются различными способами.

Повышение срока службы электролизера может быть достигнуто обжигом и пуском за счет предотвращения механических повреждений футеровки и равномерным прогревом угольной футеровки.

В этом направлении известны следующие решения: - заполнение нижнего слоя межблочного шва корундовым, а верхнего подовой массой [1]; - использование для набивки межблочных швов суспензии глинозема в соляной кислоте [2]; - использование подложки, содержащей кислородные соединения бора в смеси с титаном и алюминием, которые в результате обжига и пуска образуют плотный защитный слой, содержащий диборид титана [3]; - использование при обжиге расплава (смеси) солей, содержащих хиолит и/или фторид бария [4]; - пуск электролизера с регулированием напряжения и уровня электролита [5].

Известны также решения по предотвращению теплового удара по футеровке и межблочным швам: - загрузка пускового сырья на подину и по периферии шахты электролизера [5, 6].

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является обжиг и пуск алюминиевого электролизера, включающий подачу пускового сырья, алюминия, подключение электролизера, наплавление и заливку электролита, регулирование напряжения и загрузку сырья и вывод электролизера на рабочий режим. [6] По наличию сходных сущесвтенных признаков данная технология выбрана в качестве прототипа.

Недостатки технологии: - используется для ввода в эксплуатацию электролизера товарный металл сорта не ниже А5; - не в полной мере обеспечивается повышение срока службы электролизера за счет предотвращения механических повреждений футеровки и швов, предотвращения насыщения футеровки расплавами металла и солей.

Задачей изобретения является повышение технико-экономических показателей процесса электролитического получения алюминия.

Техническим результатом предложенного способа является повышение стойкости футеровки и срока службы электролизера, сокращение сроков ввода электролизера в эксплуатацию и наработка сортового металла.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе ввода в эксплуатацию алюминиевого электролизера, включающем обжиг, загрузку пускового сырья и электролита, вывод на технологический режим, в ванну электролизера подают алюминий, содержащий 0,3 - 7,0 мас.% железа и 0,26 - 1,0 мас.% кремния в количестве 2-6 т.

Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.

Общепринято, что для ввода алюминиевого электролизера в эксплуатацию на стадиях обжига и пуска используют алюминий сорта не ниже А5.

Более низкосортный металл применять не рекомендуется из-за значительного содержания примесей, в основном железа и кремния. Подача низкосортного металла в электролизер разрешается только в послепусковой период и в незначительных количествах (до 1 т в смену).

В предлагаемом решении используют металл с высокими содержаниями железа (0,3 - 7,0 мас.%) и кремния (0,26 - 1,0 мас.%) и в значительном количестве (2-6 т). Промышленные испытания, проведенные на Братском алюминиевом заводе, выявили следующее.

В случае загрузки, при обжиге ванны на металле низкосортного (нетоварного) алюминия происходит неочевидный процесс извлечения из него железа и кремния. По всей вероятности, по мнению автора, железо и кремний из металла поглощаются углеродистыми материалами футеровки и под воздействием высоких температур, электрохимических процессов, взаимодействия материала угольной футеровки, электролита, жидкого алюминия и содержащихся в нем примесей железа и кремния образуются высокостойкие соединения типа карбидов и тугоплавких эвтектик, которые создают защитный слой и препятствуют проникновению в футеровку электролита и жидкого металла, повышая ее стойкость и срок службы электролизера. С другой стороны, извлечение ("подсос") футеровкой железа и кремния из загружаемого в электролизер низкосортного ("не кондиционного") металла превращает его в сортовой металл, резко сокращает трудозатраты, энергозатраты, сокращает сроки вывода электролизера на выпуск сортового металла.

С учетом вышеизложенного, использование предлагаемого решения повышает технико-экономические показатели процесса электролиза без всяких капитальных затрат.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1. В период обжига в электролизер загружали 4 т жидкого алюминия с содержанием железа 3,26 мас.% и содержанием кремния 0,24 мас.%. Затем загружали в твердом виде алюминий, содержащий 6 мас.% Fe (1 т), 4 мас.% Fe (1 т) и 0,4 - 0,42 мас.% Si. После обжига и пуска ванны металл не сливался. Сортность ванны через 3 суток после пуска составила Fe - 2,78 мас.%, Si - 0,34 мас.%, через 5 суток: Fe - 1,79 мас.%, Si - 0,65 мас.%, через 15 суток: Fe - 0,67 мас. %, Si - 0,24 мас.%, через 20 суток после пуска ванна выходила на сортовой металл марки А5 с последующим выходом на более высокосортный металл.

При этом:
1) на обжиге и пуске в ванну подавался низкосортный, либо некондиционный металл;
2) ванна после обжига и пуска не сливалась и не промывалась;
3) выход на режим нормальной эксплуатации обеспечен в минимальные сроки с минимальными затратами и без затрат товарного металла.

По мнению авторов, технический результат предлагаемого технического решения достигается следующим образом. В процессе термической нагрузки, в результате термохимической диффузии в теле угольной футеровки (и в межблочных швах) образуются интерметаллические соединения, температура плавления которых превышает (или соизмерима) с температурой расплавов. В этом случае могут, по мнению авторов, образовываться тугоплавкие соединения, предотвращающие и предупреждающие разрушение катодного устройства электролизера за счет разрушения его целостности и технических нарушений в период обжига и пуска.

Опыт эксплуатации предлагаемой технологии подтвердил ее эффективность и низкую себестоимость на внедрение.

Источники информации
1. А.с. СССР N 1458435, C 25 C 3/08, 1989 г.

2. А.с. СССР N 1397544, C 25 C 3/06, 1989 г.

3. А.с. СССР N 1331906, C 25 C 3/08, 1987 г.

4. Заявка N 96100479, пол.решение от 21.01.97 г.

5. Патент РФ N 2080416, C 25 C 3/06.

6. Технологическая инструкция ТИ 48-0102-01-01-93, ОАО БрАЗ, электролитическое получение алюминия-сырца, 1993 г., с. 23-35.

Формула изобретения

Способ ввода в эксплуатацию алюминиевого электролизера, включающий обжиг, загрузку пускового сырья, алюминия и электролита, вывод на технологический режим, отличающийся тем, что в ванну электролизера подают алюминий, содержащий 0,3 - 7,0 мас.% железа и 0,26 - 1,0 мас.% кремния в количестве 2 - 6 т.