Способ питания глиноземом электролизера для получения алюминия

)5 С 25 СЗ САНИЕ ИЗОБРЕТЕ 02 ние материальных и трудовых затрат при загрузке глинозема в электролизер. Перед загрузкой глинозема в электролизер производят разрушение корки с интервалом в 1-8 суток; после чего на открытую поверхность электролита засыпают глинозем слоем 0,5- 1,0 см. Глинозем содержит 13-25% а -А 120 з . с крупностью минус 45 мкм в количестве 15-35%. Последующую загрузку производят через 0,5 - 0,75 ч и вводят глинозем того же состава в количестве, в 2 - 3 раза превышающем массу первоначальной загрузки, а затем через 3 - 4 ч до очередного разрушения электролитной корки глинозем загружают порциями, в 6 - 8 раз превышающими массу первоначальной загрузки. завод По(54) СПО ЭЛЕКТРО МИНИЯ (57) Изоб алюминия ных распл ЕМОМ Я АЛЮчению озем- нижеИзобретение оалюминия электролинь 1 х расплавов,Известен спасоэлектролизера длявключающий периоэлектролитной коркиноземом,Способ имеет сл носится к получени зом криолит-глинозе ванны прики,Извес питания глиноземам олучения алюминия, ическое разрушение и засыпку порции глиземом электролизера для получения алюминия, включающий периодическую загрузку глинозема порциями на поверхность электролитной корки и постепенное погружение нижней части корки в электролит. По этому способу электролитную корку при загрузке глинозема не разрушают, а питание ванны глиноземом осуществляют путем его растворения в электролите непосредственно из корки при ее постепенном погружении в электролит, Разрушение корки производят только при технологической обработке ванн.Способ устраняет указанные недостатки, однако требует специального устройства для погружения корки в электролит.Целью изобретения является снижение материальных и трудовых затрат при загрузке глинозема в электролизер. дующие недостатки: од глинозема на едиего большого пылеуэлектролитной корки; анне глиноземистых разовой загрузки (до то повышает рабочее т,е. увеличивает расво вредных выбросов олей в результате исомпонентов электроельные теплопотери ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ,Бурнакин53.2.087.7 (088.8)ое свидетельство СССРкл. С 25 С 3/14, 1987,ОБ ПИТАНИЯ ГЛИНОЗИЗЕРАДЛЯ ПОЛУЧЕНИ етение относится к поллектролизом криолит-глвов, Цель изобретения -повышенный расх ницу продукции из-за носа при разрушенииобразование в в осадков из-за большой 250 кг) в электролит, ч напряжение на ванне, ход электроэнергии;большое количест и потерь фтористых с парения и гидролиза к лита, а также значит азрушении электролитной корн другой способ питания глиноЭто достигается тем, что в известном способе питания глиноземом электролизера для получения алюминия, включающем периодическую загрузку глинозема порциями на поверхность электролитной корки, постепенное погружение нижней части корки в электролит, а также периодическое разрушение корки, разрушение корки осуществляют перед загрузкой глинозема с интервалом 1 - 8 суток, после чего на открытую поверхность электролита засыпают глинозем слоем 0,5-1,0 см, содержащий 13-25 мас.а-АгОз с 15 - 35 мас,фракции минус 45 мкм, через 0,5 - 0,75 ч загружают порцию глинозема того же состава в количестве, в 2 - 3 раза превышающем массу первоначальной загрузки, а затем через каждые 3-4 ч до очередного разрушения электролитной корки загрузку глинозема ведут порциями в 6 - 8 раз, превышающими массу первоначальной загрузки,Интервалы времени разрушения электролитной корки (один раз в 1-8 суток) установлены на основании технологического режима работы электролизера. Верхний предел времени разрушения корки составляет один раз в восемь суток и определяется периодичностью технологической обработки ванн, заключающейся в съеме угольной пены с поверхности электролита, очистке подколокольного пространства (для электролизеров с верхним токоподводом), подрубке настылей и др, Превышение этого предела не допускается, так как ведет к технологическому расстройству электролизера,Нижний предел времени разрушения корки составляет один раз в сутки и определяется постоянством теплового режима работы электролизера. Как правило, ванны с нормальным технологическим ходом, работающие в течение суток без вскрытия корки, сохраняют стабильное тепловое равновесие. Поэтому разрушать электролитную корку с периодичностью менее, чем один раз в сутки, нецелесообразно, так как повышаются теплопотери ванны и нарушается ее тепловое равновесие. В результате различных аномалий в работе электролизера, таких как периодические броски (повышение) тока на серии, изменение гидродинамической ситуации в ванне, анодные эффекты (возникновение которых в предлагаемом способе не исключено), возможен перегрев электролита, если корку не вскрывать более суток.Поэтому (для поддержания постоянства температуры ванны) в соответствии с контрольными замерами температуры электролита, которые проводятся раз в двое суток, устанавливают необходимый интервал вое 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мени (одни, двое, трое и более суток) разрушения электролитной корки, обеспечивающий тепловое равновесие в ванне исоставляющий не менее одних суток и неболее восьми,Питание ванн глиноземом в промежут.ках между очередными разрушениями корки происходит непосредственно из корки,После разрушения электролитной коркина открытую поверхность электролита засыпают глинозем слоем 0,5-1,0 см. В результате пропитки глинозема электролитом иперекристаллизации уА 20 з в а-А 20 з наповерхности электролита образуется корка,состоящая из сеток, образованных спаянными между собой кристаллами а - А 20 з,пространство между которыми заполненонасыщенным по глинозему электролитом иотдельными зернами глинозема. Насыщение электролита глиноземом снижает егоплотность.Бысгрое испарение из глинозема влагии летучих составляющих при контакте его соткрытой поверхностью электролита в глиноземной засыпке образует известные "гейзеры" глинозема, Возникновение этихгейзеров" в засыпке приводит к тому, чтокорка в процессе ее формирования образуется пористой,Наличие в криолит-глиноземной коркеуказанных сеток и образованных "гейзерами" пор обеспечивает глинозему плавучестьна поверхности электролита,Такие плавающие корки образуют глиноземы с содержанием а-А 20 з и фракцииминуг 45 мкм соответственно 13 - 25 и 1535 . При содержании в глиноземе а - А 20 зи фракции минус 45 мкм соответственно более 25 и 35образуется твердая и малопористая корка, так как гейзерный эффект вглиноземной засыпке при формированиикорки практически отсутствует из-за невысокого содержания в глиноземе влаги и летучих составляющих. Такая корканеспособна плавать на электролите, а расстояние между коркой и электролитом достигнет 5-7 см и более. При этом призагрузке на корку глинозема она не спускается на электролит, а при загрузках, превышающих предел прочности корки, онаполностью обрушивается в расплав.Напротив, глиноземы с содержаниема - А 20 з и фракции минус 45 мкм соответственно менее 13 и 15 формируюточеньмягкие корки, так как в них не образуютсякристаллические сетки, Такие корки не выдерживают даже малых нагрузок и замешиваются в электролит. К тому же глиноземы снизким содержанием а - А 20 з сильно пылят при загрузке в электролит из-за большого содержания в них влаги и летучих и приводят к гидролизу электролита,Поэтому для осуществления предлагаемого способа выбраны глиноземы с содержанием а - А 20 з и фракции минус 45 мкмсоответственно 13-25и 15 - 35 , отвечающие образованию плавающих корок,На открытую поверхность электролитазагружают порцию глинозема слоем 100,5 - 1 см. Загрузка глинозема слоем более 1см приводит к тому, что глиноземная засыпка из-за большой разовой загрузки обрушивается в электролит, не успев создать корки.При слое засыпки глинозема менее 0,5 см,15поверхность электролита из-за неравномерности засыпки и барботажа ее газамилокально обнажается и сплошной корки необразуется,Время образования корки на поверхности электролита 0,5 - 0,75 ч. Питание ванныглиноземом в течение этого времени происходит в основном за счет глинозема, попавшего в электролит при разрушении корки, ичастично непосредственно из криолит-глиноземной корки.Через 0,5-0,75 ч (время образованиякорки) на вновь сформированную корку засыпается новая порция глинозема в количестве 2,0-3,0 от массы первоначальной 30загрузки,Под давлением массы глиноземной засыпки нижняя часть корки по всей площадипогружается в электролит, По мере ее погружения электролит пропитывает слой глиноземной засыпки, из которого формируетсяновая корка.Загрузка глинозема на корку ранее0,5 ч приводит к разрушению корки, так какона полностью еще не сформировалась. 40Проводить загрузку глинозема на корку более чем через 0,75 ч нецелесообразно, таккак необходимо, чтобы процесс формирования новой корки из глиноземной засыпкиначался как можно быстрее (к тому же.засыпка производится на уже сформированную корку).Пределы загрузки глинозема на корку2,0 - 3,0 от массы первоначальной загрузки.Загрузка глинозема на корку, превышающая 3,0 массы первоначальной загрузки,может. приводит к разрушению корки, а менее 2;0 не обеспечивает полного загружения корки в электролит, необходимого дляпоследующей пропитки расплавом глиноЗемной засыпки и формирования из нее новой корки.В результате засыпки глинозема на корку, погружения ее в электролит и последующей пропитки глиноземной засыпки расплавом на электролите образуется криолит-глиноземная корка толщиной 3 - 5 см.На эту корку периодически загружают порции глинозема массой 6 - 8,0 от его первоначальной загрузки с интервалом времени 3 - 4 ч. Верхний предел загрузки глинозема (8,0) определяется механической прочностью корки. Превышение этого предела может приводит к обрушиванию корки с глиноземной засыпкой в электролит. Нижний предел загрузки глинозема (6,0) выбран из практических соображений: такая загрузка обеспечивает необходимое погружение корки в расплав, а снижение массы загрузки (менее 6,0) приводит лишь к увеличению ее частоты и, соответственно, к увеличению трудовых и энергетических затрат.Интервал времени периодических загрузок глинозема (3 - 4 ч) определяется скоростью электрохимического потребления глинозема в ванне,Таким образом, процесс питания электролизера глиноземом по предлагаемому способу состоит из загрузки глинозема на корку, погружения нижней части корки под действием массы глинозема в расплав, растворения в нем глинозема из корки, пролитки слоя глиноземной засыпки электролитом и последующего образования новой корки Процесс протекает непрерывно и обеспечивается периодической загрузкой на корку новых порций глинозема. Питание ванн глиноземом осуществляется путем его растворения в электролите непосредственно из корки.Способ осуществляли следующим образом. В соответствии с регламентом (один раз в 1-8 суток) на электролизере разрушали криолит-глиноземную корку с глиноземной засыпкой, растворяли их в электролите и проводили технологическую обработку ванны. На открытую поверхность электролита с одной продольной стороны электролизера равномерно загружали глинозем в количестве 50 кг. Такая масса глинозема не удерживалась на поверхности расплава и обрушивалась, При снижении массы загрузки глинозема до 40 кг, что соответствовало толщине его слоя 1 см, глиноземная засыпка удерживалась на поверхности электролита и образовывала плавающую корку. При дальнейшем снижении массы загрузки глинозема до 20 кг также образовывалась плавающая корка, равномерно покрывающая поверхность расплава. Однако при снижении загрузки менее 20 кг сплошной корки не образовывалось и расплав локально обнажался, а корка была непрочной.50 55 После первоначальной засыпки глинозема через 30 мин на нее загружалась (также равномерным слоем) новая порция глинозема. В этом случае, когда время вторичной загрузки было менее 30 мин, весь глинозем, находящийся на поверхности расплава, обрушился, так как этого времени было недостаточно для образования прочной корки. Это было подтверждено и лабораторными исследованиями времени образования корки.При времени выдержки на поверхности расплава первоначальной загрузки глинозема более 30 мин корка полностью сформировывалась (на основании ряда лабораторных опытов установлено, что время полного образования корки 0,5-0,75 ч), Поэтому вторичная загрузка глинозема после выдержки первоначальной загрузки более 30 мин не приводила к обрушиванию глинозема в расплав.Массу вторичной загрузки глинозема выбирали, исходя иэ предела прочности корки. При загрузке на корку глинозема массой 130 кг она не выдерживала нагрузки и разрушалась. Максимальная предельно допустимая масса загрузки глинозема 120 кг, т,е, 3,0 от максимальной первоначальной его загрузки. С уменьшением этой величины давление массы вторичной загрузки глинозема на корку снижалось, а глубина ее погружения в электролит уменьшалась. При массе вторичной загрузки глинозема менее 80 кг (2,0 от массы первоначальной загрузки) корка полностью в расплав не погружалась и вторичная глиноземная засыпка не пропитывалась электролитом и не образовывала новой корки.В результате двух последующих засыпок глинозема на поверхности расплава образовывалась прочная плавающая корка толщиной до 5 см. Массу последующих периодических эагрузок глинозема на эту корку подбирали максимально возможной, исходя из наименьшей частоты загрузки глинозема и прочностных свойств корки, Эта масса составила 320 кг (или 8,0 от первоначальной загрузки). Ее превышение приводило в разрушению и обрушиванию корки в электролит, Полное погружение корки в расплав, необходимое для ее дальнейшего образования, обеспечивалось при массе загрузки глинозема 240 кг(или 6,0 от первоначальной загрузки),Глинозем массой 240-320 кг электрохимически вырабатывался в электролизере соответственно за 3 - 4 ч, Поэтому периодичность загрузки глинозема на корку так же 3-4 ч. 5 10 15 20 25 30 35 40 Использование для осуществления предложенного способа глиноземов с со-, держанием альфа-Фазы и фракции минус 45 мкм соответственно более 25 и 35 и менее соответственно 13 фД и 15 О не дало положительного результата, В первом случае образовывалась твердая корка, зависающая над электролитом (не плавающая на нем) между анодом и бортовой настылью. Во втором случае глинозем, загруженный на поверхность электролита, сильно пылил (изза высокого содержания гамма-глинозема) и не образовывал корки,При технологической обработке ванны (полном механическом разрушении корки) более чем через 8 суток происходило ее технологическое расстройство из-за накопления в электролите угольной пены, которое приводило, например, через 9 суток к сильному перегреву расплава (до 980 - 985 С) изза повышенного электросопротивления электролита при наличии в нем угольной пены,Технологическая обработка ванны чаще, чем один раз в сутки, вызывала необходимость поддерживать рабочее напряжение на электролизере на 0,2-0,3 В выше обычного с целью компенсации потерь тепла, вызванных повышенной частотой вскрытия корки.Предлагаемое техническое решение отличается от известного отсутствием специального устройства для погружения корки в электролит, включающего бункер, балку, механизм перемещения. Отсутствие этого устройства обеспечивает в предлагаемом изоЬретении снижение материальных и трудовых затрат, а именно затрат на изготовление устройства и его обслуживание, периодическую ревизию, ремонт, так как устройство работает в абразивной среде (глиноземная пыль). Формула изобретения Способ питания глиноземом электролизера для получения алюминия, включающий периодическую загрузку глинозема порциями на поверхность электролитной корки, постепенное погружение нижней части корки в электролит, а также периодическое раэрушениекорки,отличающийся тем, что, с целью снижения материальных и трудовых затрат при загрузке глинозема в электролизере, перед загрузкой глинозема осуществляют разрушение корки с интервалом 1-8 суток, после чего на открытую поверхность электролита засыпают глинозем слоем 0,5-1 Я см, содержащим 13-25 мас,а- А 1 рОз с 15-35 мас.фД фракции минус10 1713984 Составитель В, МожаевТехред М.Моргентал Корректор М, Кучерявая Редактор О, Стенина Заказ 663 Тираж Подписное ВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 45 мкм, через 0,5-0.75 ч загружают порцию глинозема того же состава в количестве, в 2-3 раза превышающем массу первоначальной загрузки, а затем через каждые 3 - 4 ч до очередного разрушения злектролитной корки загрузку глинозема ведут порциями, в6-8 раз превышающими массу первоначальной загрузки,