Влияние электролита различного состава на удельный расход образцов обожженных анодов при электролитическом получении алюминия
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?атам опыта № 5
Рисунок 1.36 - График зависимости СО от времени, по результатам опыта № 6
Рисунок 1.37 - График зависимости СО2 от времени, по результатам опыта № 6
Рисунок 1.38 - График зависимости СО от времени, по результатам опыта № 7
Рисунок 1.39 - График зависимости СО2 от времени, по результатам опыта № 7
Из представленных графиков видно, что с течением времени концентрация газа СО2 уменьшается, а концентрация газа СО увеличивается. Это объясняется тем, что реакция Будуара протекает преимущественно на пористой поверхности, а со временем анод становится более газопроницаемым и пористым, что способствует проникновению СО2 в тело анода.
На основе данных по результатам опытов 1 - 6, представленных в табл. 1.10 видно, что максимальный расход для образцов анода НЭЗ достигается при снижении криолитового отношения и содержания добавки KF в электролите. С увеличением криолитового отношения до 2,67, при постоянном содержании KF 4,7% масс, происходит уменьшение расхода анода. Минимальный расход образца анода был достигнут в опыте № 1 при криолитовом отношении 2,65. При последующем снижении криолитового отношения и содержании добавок в электролите, за исключением CaF2, наблюдалось повышение расхода анода.
Аналогичный опыт был проведен и с образцом анода с добавлением графита, данные по опыту 7 (табл. 1.10). По полученным опытным данным видно, что данный образец анода имеет самый высокий показатель по расходу.
На рис. 1.40-1.42 представлены графики зависимости содержания углерода в электролите, количество газифицировавшегося углерода и общего расхода анода в зависимости от состава электролита для анодов.
Рисунок 1.40 - График зависимости газифицировавшегося углерода от криолитового отношения
Рисунок 1.41 - График зависимости содержания углерода в электролите от криолитового отношения
Рисунок 1.42 - График зависимости общего расхода анода от криолитового отношения
Из рис. 1.42 видно, что минимум в расходе анода достигается при криолитовом отношении 2,65.
Исследователи Ветюков [12] и Двинин [13] в своих работах установили тенденцию снижения расхода анода при увеличении криолитового отношения электролита. Так, при криолитовом отношении, равном 2,5, расход анода составил приблизительно 460 кг/т Al.
Зависимость увеличения расхода анода при низком криолитовом отношении объясняется тем, что образующийся газ, состоящий из СО и СО2, собирается в пузырьки и выделяется из-под анода. Велика вероятность того, что часть газа остается в многочисленных углублениях, имеющихся на подошве анода, где образование пузырьков газа меньше. Наличие разрозненных газовых включений на подошве анода приводит к неравномерному его сгоранию. Быстрее сгорают незащищенные газом участки. Если анод хуже смачивается электролитом, то он лучше смачивается газом. В этом случае пузырьки газа в углублениях удерживаются и неравномерность сгорания анода усиливается. В случае хорошего смачивания анода электролитом последний вытесняет газовые пузырьки из углублений, и анод горит равномернее. Таким образом, увеличение криолитового отношения ведет к уменьшению межфазного натяжения, что способствует снижению расхода углерода.
По результатам опытов, проведенных в лабораторных условиях, на электролитической ячейке установлена зависимость снижения расхода анода при увеличении криолитового отношения электролита, минимальное значение расхода анода было при к.о. равным 2,65. Понижение криолитового отношения (добавка избытка AlF3) приводит к увеличению межфазного натяжения на границе электролит - анод, что вызывает неравномерное сгорание анода и повышенный расход углерода.
На рис. 1.43-1.45 представлены зависимости расхода анода от содержания добавки фторида калия в электролите
Рисунок 1.43 - График зависимости газифицировавшегося углерода от содержания KF в электролите
Рисунок 1.44 - График зависимости содержания углерода в электролите от содержания KF в электролите
Рисунок 1.45 - График зависимости общего расхода анода от содержания KF в электролите
Наряду с этим в исследованиях в качестве добавки в электролит применялся KF. Из приведенных выше графиков видно, что увеличение содержания добавки KF (до 4,7% масс.) в электролите приводит к снижению расхода анода. Данное соединение не рассматривалось ранее в качестве добавки к электролиту в исследованиях, проводимых различными авторами, возможно, потому что при контакте с углеродом проникает в его структуру и вызывает расширение, гораздо большее, чем при проникновении NaF, что является очень опасным для катодных блоков электролизера.
По данным исследований с помощью регрессионного анализа (приложение Ms Excel) были получены значения коэффициентов, при подстановке которых в уравнение, изменяя состав электролита, можно достаточно точно спрогнозировать расход анода при проведении дальнейших лабораторных исследований. Коэффициент множественной корреляции составил 0,91. Ошибка прогноза составляет 10 (+/-2) кг С/т Al.
(1.25)
где Р - удельный расход углерода, кг С/т Al;
CMgF2 - содержание MgF2 в электролите, % масс.;
CKF - содержание KF в электролите, % масс.;
CAl2O3 - содержание Al2O3 в электролите, % масс.;
CR - криолитовое отношение электролита.
На рис. 1.46 представлено наглядное сравнение показателей расхода образцов анода, использовавшихся в исследованиях
Рис?/p>