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
углеродного анода (1-5%) и увеличение срока службы катода. Последнее объясняется тем, что насыщение катодных углеродных блоков литием с атомами радиусом меньшим, чем у натрия, благотворно сказывается на напряженно-деформированном состоянии (НДС) катода. В среднем за год работы ванны с добавкой LiF срок службы увеличивается на 70 сут [19].
Существенным также является уменьшение удельного расхода энергии на 2-5%, или (при том же расходе энергии) повышение производительности на 3% и более.
При переходе на работу с литиевым электролитом необходимо соблюдать следующие условия работы:
- Слой осадка под металлом должен быть удален или сильно уменьшен, чтобы гарантировать хорошую базу для контроля за концентрацией глинозема.
- Персонал, занимающийся отбором проб и аналитическими определениями, должен быть хорошо подготовлен, чтобы обеспечить воспроизводимость и надежность результатов и контроль за содержанием фтористого лития.
- Концентрация фтористого лития в электролите должна быть доведена до значения 2-2,5% в течение не менее 6 недель.
- Литий вводится в виде карбоната. Чтобы исключить потери и обеспечить усваиваемость более 90%, карбонат ссыпается на корку электролит слоем 3-4 см и засыпается глиноземом или фторидом алюминия (при этом сокращаются потери с отходящими газами).
- Температура электролита и напряжение будут снижаться с ростом концентрации фтористого лития и их нельзя приводить к исходным значениям.
- Содержание LiF контролируется сначала каждые 4-5 суток, расход будет много больше, чем при нормальной работе вследствие поглощения соли подиной.
- Из-за снижения температуры электролиза и увеличения выхода по току надо ожидать увеличения частоты анодных эффектов, так как уменьшается растворимость глинозема и повышается наработка металла. В этом случае очень важно контролировать уровень электролита, его состав, МПР, состояние настылей. Питание ванны глиноземом надо увеличивать, не допуская образования осадка.
- Измерять температуру следует как минимум 2 раза в неделю.
- Состав электролита следует определять как минимум 2 раза в неделю (в течение 8 недель стабилизации).
- Следует обеспечить хорошую герметизацию анодной рубашки.
Существуют три основных недостатка использования фторида лития:
1. Уменьшение растворимости глинозема.
Для компенсации этого недостатка необходимо поддерживать КО электролита в пределах 2,65-2,7.
2. Расходы на карбонат лития.
При содержании LiF в электролите в количестве 2% и расходе Li2CO3 1,5 кг/т Al необходимо дополнительно 3 $ / т алюминия; однако эти расходы компенсируются повышением выхода по току, экономией фторида алюминия, энергии, углерода, капитальных ремонтов.
В практике использования солей лития компаниями Reynolds и Kaiser срок окупаемости затрат был менее чем 1 год [19,20].
3. Загрязнение следами лития
Присутствие лития в алюминии принципиально улучшает литейные и прочностные характеристики электролита. Тем не менее, в некоторых случаях может возникнуть голубая коррозия Al, которая может иметь место при производстве фольги или алюминиевых листов (под воздействием влаги на поверхности металла могут появляться так называемые голубые пятна). Поэтому наиболее крупные производители фольги в последнее время ориентировались на содержание лития в алюминии 1-2.10-6%.
Обработка алюминия в ковше (ТАС)
Существует несколько способов очистки готового металла от лития. Одним из самых оптимальных является обработка алюминия в ковше (ТАС). Эта технология разработана компаниями Alcan и Stas (ТАС - Treatment Aluminium in Cruible). Устройство включает ротор, расположенный эксцентрично относительно центра ковша и создающий вихревую воронку, в которую подается реагент AlF3 (рис. 3.1).
Полное время цикла при достижении концентрации натрия и лития 2.10-6% составляет 10-15 мин. По данным, опубликованным Alcoa-Intalko [19], ТАС имеет следующие основные характеристики:
Рис. 3.1 Установка ТАС для очистки алюминия от щелочных металлов
1)пропускная способность (производительность) установки - 120-150 тыс. т Al/год;
2)расход AlF3 - 2-4 кг/т Al;
)трудозатраты - 0,08 чел.час/т Al;
)срок службы ротора - 300-400 обработок (продолжительностью 6 мин).
Эксплуатационные расходы составляют 3-4 $/тAl.
Модернизированные роторные флотационные установки типа HYCAST (Hydro Aluminium) и RotoJet (HOESCH Metallurgie)
В установках используется принцип газовой флотации с удалением щелочных металлов, водорода и неметаллических включений в алюминии (в ковшах, миксерах, литейных желобах в потоке металла) [21,22].
Натрий и другие щелочные металлы растворены в алюминии. Для слитков в прокатке допускается концентрация натрия, лития, кальция <1-2.10-6%. Равновесное давление этих элементов в инертных флотационных газах низко, но только небольшое их количество может быть абсорбировано. Для ускорения процесса очистки может использоваться активный газ (Cl2). Удаление щелочных металлов лимитируется диффузией.
Когда диаметр газовых пузырьков уменьшается от 15 до 5 мм, число пузырьков возрастает в 27 раз, а общая площадь для диффузии - в 4 раза. Площадь поверхности увеличивается с коэффициентом 9, и способность удалять меньшие частицы увеличивается с коэффициентом 3. Флотационный поток должен быть вертикальным и без турбулентности. Расход газа и турбулентность в расплаве также уменьшается с уменьшением диаметра пузырьков.
В газовую смесь, как прави