Введение к работе
Актуальность темы:
В алюминиевой промышленности Российской федерации преобладают электролизёры с самообжигающимися анодами. Такого типа ваннами с верхним токоподводом (В.Т.) оснащены крупнейшие в мире Братский и Красноярский заводы, а также Иркутский, Волгоградский и частично Новокузнецкий алюминиевые заводы. Оборудование этого типа мало восприимчиво к разработке и внедрению эффективных систем автоматизированного питания электролизёров глиноземом (АПГ) и отличается высоким расходом энергии. Так на тонну металла удельный расход энергии на 2500 - 3000 квт/час выше, чем на современных электролизёрах с обожженными анодами (О.А.)
В связи с этим разработка и совершенствование систем питания электролизеров глинозёмом и схем токоподвода к анодам являются актуальной научно-технической задачей.
Цель работы:
Исследования и разработка на их основе новых конструкций АПГ и совершенствование систем токоподвода к анодам для повышения технических показателей процесса электролиза криолито-глинозёмных расплавов на электролизёрах с верхним токоподводом.
Научная новизна работы:
Установлено, что при использовании глубокопрокалённого глинозёма обеспечивается устойчивая работа питателя щелевого типа. Показано, что поступление недопрокалённого глинозёма на Российские заводы сопровождается значительным, до 1% и более, увеличением содержания в нём кристаллизационной влаги. Найдено, что для систем АПГ необходима сушка подаваемого в ванну глинозёма.
Показано, что подогрев и сушка глинозёма могут производиться с использованием тепла дожигания монооксида до диоксида углерода.
Разработано изобретение на устройство для подогрева и дозированной подачи глинозёма в электролизёр.
Найдены численные значения теплоты испарения влаги из технического глинозёма, составляющие в интервале 350-550 К от 8 до 30 кДж/моль. Изучена кинетика сушки некондиционного глинозёма.
Разработан токоподвод к самообжигающемуся аноду, отличающийся тем, что анодный кожух снабжён шунтами и подключен с их помощью в электрическую цепь параллельно штырям. Разработан токоподвод к аноду, который содержит цилиндрические неизвлекаемые штыри, при этом нижняя часть штырей выполняется из жаропрочных сталей.
На новые научно-технические разработки получены три патента на изобретения Российской Федерации.
Практическая ценность:
Исследованы режимы работы перспективного питателя ванн глинозёмом щелевого типа, предложены устройства для токоподвода к анодам. Внедрение созданных изобретений и рекомендаций исследований позволит повысить производительность труда, выход металла по току, снизить расход энергии и
улучшить экологические характеристики "р"ч "" ' '["-'"".чч
і «К. НАЦИОНАЛЬНАЯ 1
виынютасА , I
5 ' -^ЭДИ
Ожидаемый экономический эффект составляет около 500 руб/тонну металла.
Достоверность результатов:
Достоверность полученных в диссертации данных обеспечена использованием классических методов химической термодинамики, химической кинетики, моделирования, стендовых и заводских испытаний, обработкой результатов на ПЭВМ с использованием программы Excel.
Апробация работы:
Диссертационная работа выполнена в рамках региональных и отраслевых программ развития алюминиевой промышленности. Она является составной частью научного направления «Разработка физико-химических и технологических основ повышения эффективности и экологической чистоты производства алюминия».
Результаты диссертационной работы докладывались на Международных научно-технических конференциях «Алюминий Сибири» (Красноярск, 2000 г. и 2004 г.), конференции молодых ученых и специалистов алюминиевой промышленности (С-Петербург, ВАМИ, 2002 г.), конференции РАН «Экоаналитика» «(г. Краснодар, 2001 г.), ежегодных конференциях химико-металлургического факультета ИрГТУ (Иркутск, 2000-2004 г г.)
Публикации:
По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе получено 3 патента на изобретения.
Структура и объём работы:
Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы.. Общий объём диссертации - 120 страниц, рисунков - 25, таблиц -20.
Похожие диссертации на Разработка и совершенствование систем питания глиноземом и токоподвода к анодам алюминиевых электролизеров
