Влияние электролита различного состава на удельный расход образцов обожженных анодов при электролитическом получении алюминия
Введение
При электролитическом получении алюминия происходит непрерывный расход угольных анодов, доля стоимости которых в себестоимости алюминия составляет 15-17 % от общей структуры затрат.
Как известно, теоретический расход углерода при электролизе алюминия составляет 334 кг/т Al. На сегодняшний день лучшие показатели по расходу анода достигнуты на зарубежных предприятиях. Эти показатели имеют следующие значения: для электролизеров с обожженными анодами составляют 390 кг/т Al, а для электролизеров с анодами Содерберга с боковым и верхним токоподводом - 430 и 493 кг/т Al соответственно, что значительно превосходит теоретический расход углерода анода. На КрАЗе для электролизеров с верхним токоподводом расход углерода еще выше и составляет 530 кг/т Al, что означает и более высокую долю стоимости анодов в себестоимости алюминия по сравнению с зарубежными аналогами.
Установлено, что повышение расхода анода на 1 кг /т Al приводит к увеличению стоимости производства алюминия примерно на 2 US$/т Al. Таким образом, по сравнению с лучшими зарубежными показателями стоимость 1 тонны алюминия на КрАЗе выше на (530 - 493) · 2 = 74 US$ или примерно на 2050 рублей, только за счет более высокого расхода анода. Такие высокие затраты обуславливают необходимость поиска эффективных путей снижения удельного расхода угольных анодов.
Одним из путей решения этой проблемы на мой взгляд является исследование влияния на расход анода различных характеристик и условий, в которых происходит электрохимический процесс, и затем подбор свойств анода и установление таких параметров электролиза, которые бы приводили к снижению расхода анода без ухудшения других технико-экономических показателей.
К основным факторам, влияющим на расход анода, можно отнести его плотность, прочность, реакционную способность, газопроницаемость, содержание примесей, состав электролита и др. На сегодняшний день для изучения влияния перечисленных факторов на удельный расход углерода используют два способа.
Первый способ заключается в наблюдении за параметрами работы промышленных электролизеров, а затем на основе полученных статистических данных делается анализ, позволяющий выявить влияние различных промышленных факторов и свойств анода на его расход. Недостатком данного способа является длительность исследования (от 6 месяцев и более) и трудность оценки влияния конкретного фактора на показатели работы электролизера (в данном случае на удельный расход углерода), в силу того, что алюминиевый электролизер представляет собой довольно сложную систему, на состояние которой влияют очень многие факторы и условия.
Второй способ заключается в испытании образцов, изготовленных в лабораторных условиях, с помощью стандартных методов анализа, включающих в себя изучение реакционной способности в токе СО2 и воздуха. Недостатком этого способа является то, что используемые методы анализа не включают тесты на электрохимическую активность анода, т.е. на удельный расход анода непосредственно при электролизе в криолитоглиноземном расплаве. Поэтому на данные, полученные указанным образом, нельзя опираться при прогнозировании расхода анода.
Недостатки обоих способов послужили причиной создания универсального способа прогнозирования удельного расхода анода, который совмещает в себе как быстроту проводимых исследований, так и имитацию основных процессов, происходящих в промышленной ванне.
Целью данной дипломной работы является исследование влияния электролита различного состава на удельный расход образцов обожженных анодов при электролитическом получении алюминия.
Исследование образцов анодных блоков на данной экспериментальной установке даст возможность определить, в какой степени удельный расход углерода зависит от свойств исходного сырья, рецептуры и технологии приготовления обожженных анодов.
Испытание на экспериментальном комплексе достаточно большого количества анодных образцов с различными свойствами, изменяющимися в широком диапазоне, дает возможность в дальнейшем вывести математическое уравнение для расчета удельного расхода обожженного анода. Это уравнение позволит прогнозировать эффективность или убытки при использования анодов различного качества.
Помимо этого, экспериментальная установка позволяет определить зависимость расхода углерода не только от качества анодов, но и от свойств и состава используемого электролита, а это в еще большей степени подтверждает необходимость проведения данной научно-исследовательской работы.
