Проект цеха электролиза производительностью 315 тыс. т алюминия в год с установкой электролизеров с обожженными анодами на силу тока 315 кА
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?спортной связи корпуса электролиза соединяются между собой и с другими зданиям цеха электролиза общими соединительным коридором. Ширина соединительного коридора принимается равной 12 м. Отметка проезжей части 4 м аналогично работающим отечественным двухэтажным корпусам и цехам электролизёра.
алюминий электролиз цех автоматизация
3. Специальная часть. Разработка мероприятий направленных на увеличение выхода по току и срока службы электролизера
Выход по току является основным технико-экономическим показателем производства алюминия. Он характеризует эффективность подведенной к электролизеру электроэнергии.
На электролизерах с верхним токоподводом и самообжигающимся анодом выход по току редко превышает 90%, при этом электролизеры оснащены АПГ, высокоэффективной АСУТП. На ваннах с ОА этот показатель может достигать 93-95% благодаря стабильности технологии при использовании также современных средств механизации и автоматизации.
Выход по току зависит от многих факторов: плотности тока, МПР, температуры, гидродинамических явлений в ванне, формы рабочего пространства, криолитового отношения и состава электролита. Правильный подбор всех параметров при нормальном ходе процесса электролиза и дает высокий выход по току, хотя учесть все факторы - очень сложная задача.
В проекте предлагается для повышения выхода по току и срока службы электролизера использование добавки солей лития в электролит.
В табл. 3.1. приведены сравнительные данные о влиянии различных добавок на свойства электролита.
Таблица 3.1
Влияние добавок на свойства электролита
ДобавкаУровень добавки, вес. %Темп-ра ликвидуса, 0СПроводи-мость, Ом-1см-1Плотность г/см3Вязкость мПаПоверхн. натяж-е, мДж/м2Раств-ть Ме, вес. %Раств-ть Al2O3, вес. %Давление пара, ПаКриолит*10010112,8742.1032,323131,50.13112,4534CaF24 7-12 -20-0,057 -0,0990.018 0,0330,130 0.2280.3 -2,6-0,013 -0,022-1,5 -2,5-2 -3AlF34 12-1 -24-0,171 -0,439-0,025 -0,06-0,091 -0,399-4,0 --12,3-0,033 -0,078-0,4 -1,4137 596LiF1 3-9 -270,047 0,142-0,005 -0,014-0,123 -0,399тАж тАж-0,018 -0,021-0,5 -0,3-11 -33MgF21 3-5 -15-0,047 -0,1390,005 1,0130.041 0,123тАж тАж-0,004 -0,012-0,5 -1,4-10 -11Al2O33 5-16 -28-0,145 -0.282-0,022 -0,0400,029 0,118-18,7 -36,6-0,003 -0,005-90 -130Темп-ра**-25 -50-0,090 -0.1820.023 0,0470.195 0.3983,5 7.0-0,040 -0,082-1.5 -2,8-165 -282
*В первой строке даны свойства электролита при 10110С, в других - изменения от воздействия добавок и температуры.
**Свойства жидкого криолита экстраполированы ниже точки плавления. Добавки снижают температуру плавления, позволяя работать при таких температурах
Использование солей лития в электролите имеет давнюю историю, в нашей стране роль лития как перспективной добавки в электролит была выяснена профессором Беляевым А.И. Интенсификацию процесса электролитического получения алюминия можно осуществлять, не изменяя конструкции узлов электролизера, а изменяя технологию процесса при условии сохранения в ванне теплового равновесия.
Литиевый криолит имеет температуру плавления 7820С, а смесь 32% na3AlF6 +68% Li3AlF6 плавится при температуре 7100С. Фтористый литий имеет температуру плавления 8480С, а смесь расплава 15% na3AlF6 + 85% Li3AlF6 - 6950С. На каждый 1% добавки фтористого лития в электролит температура расплава снижается на 90С.
Таким образом, используя литиевые добавки, можно в широких пределах снижать температуру процесса. Обычно практикуется добавка соли лития 2,5-3% в обычный натриевый электролит, так как в литиевом электролите в 4 раза снижается растворимость глинозема.
Высокая электропроводность фтористого лития позволяет снизить удельное сопротивление электролита в наибольшей степени (см. разд. Электрический баланс электролизера).
Основные преимущества, которые даёт добавление LiF в электролит:
Многочисленными промышленными испытаниями было доказано, что добавка 2,5% LiF в электролит приводит к следующим результатам:
понижается температура ликвидуса электролита и, следовательно, температура электролиза (на 12-18оС);
возрастает выход по току (от 1 до 3%);
увеличивается электропроводимость электролита;
снижается расход электроэнергии (от 2 до 4%);
снижается расход анодного углерода (от 1 до 3%);
уменьшается расход фторида алюминия (от 15 до 25%);
снижаются выбросы фтора (от 22 до 38%);
растёт срок службы электролизёра (+70 сут/год);
увеличивается стабильность напряжения ванны.
В табл. 3.2 приведены рабочие параметры серий электролиза по производству алюминия [19,20].
Таблица 3.2
Рабочие параметры серий электролиза алюминия
ПараметрыБез добавок солей литияС добавками солей литияЦель: увеличение токаЦель: уменьшение расхода электроэнергииКО, масс.2,562,82,8Рабочая температура, 0С970960950Температура ликвидуса, 0С960940940Напряжение, В4,54,54,4Уд. расход электроэнергии, кВт.ч/кг Al15,015,014,6Сила тока, АСтандартная+5%СтандартнаяПроизводительность, тыс. тоннСтандартная+5%+1,7%
За рубежом практикуется в качестве литийсодержащего компонента (как добавки в электролит) использование карбоната лития.
При введении в электролит карбоната лития происходит реакция:
3Li2CO3 + 2AlF3 > 6LiF + 3CO2 + Al2O3.
По данным компании SQM, владеющей богатейшими ресурсами рассолов, содержащих хлорид лития (Чили), для производства алюминия расходуется 18% всего производимого лития в мире (табл. 3.3).
Ниже приведены требования к карбонату лития, добавляемого в электролит: Li2CO3 > 99 %; Cl < 0,02 %; Na < 0,18 %; Ca < 0,068 %; Fe2O3 < 0,003 %; SO4 < 0,1 %; Mg < 0,025 %; ппп < 0,8 %; нерастворимость <0,03%; истираемость < 2 %.
Существенными статьями экономии являются уменьшение расхода фторида алюминия (на 22-38%), уменьшение расхода