Электролизный цех

Годовая производительность серии Pс, т рассчитывается по формуле:

Pс = 0,335 * I * η * 8760 * N * 10^-3                                           (54)

где 0,335 - электрохимический эквивалент, кг/(кА_*ч);

    I - сила тока, кА;

    η - выход по току, д. е.;

    8760 - часов в год;

    N - число работающих ванн в серии.

       Р_С = 0,335 * 172,7* 0,88 * 8760 * 180*

= 80277,98т

Годовая производительность цеха Рц, т будет:

       Рц = Рс _* n       (55)

       Рц = 80277,98* 3 = 240833,94т     

Удельный  расход электроэнергии W, кВт*ч/т рассчитывается по формуле:

               (56)

       

 кВт*ч/т

Выход по энергии г/кВт*ч

              (57)

       

 г/(кВт*ч) 

 

        2 Описательная часть

       2.1 Технические требования к сырью: глинозем

               2.2 Анодная масса 

Глинозем, используемый для производства алюминия, должен быстро растворяться в электролите, содержать минимально возможное количество оксидов железа, кремния и других более электроположительных, чем алюминий , элементов , так как , выделяясь на катоде вместе с алюминием , они ухудшают его качество. Нежелательно присутствие в глиноземе оксидов щелочных и щелочно-земельных металлов , поскольку они , вступая во взаимодействие  с алюминием ,  разлагают и изменяют состав электролита, что вызывает необходимость корректировки. При содержании соды в глиноземе более 0,33 % начинает нарабатываться излишнее количество электролита , который приходится выливать из ванны , что влечет за собой увеличение себестоимости алюминия. Крайне нежелательно присутствие влаги  в глиноземе , так как при взаимодействии воды с криолитом и фторидом алюминия образуется фтористый водород, что приводит к дополнительному расходу фторидов. Главным компонентом электролита является криолит, так как он обладает уникальной способностью растворять глинозем. Криолит представляет собой комплексную соль из фторидов алюминия и натрия – гексафторалюминат  натрия. В природе он встречается весьма редко, поэтому алюминиевая промышленность работает на искусственном криолите. По внешнему виду он представляет собой порошок от бледно-розового до серовато-белого цвета. Фторид алюминия –летучий , гигроскопичный порошок белого или розоватого цвета ,плотностью 2,88г/см 

       2.2.1 Автоматизация

 

       Производительность  электролизера, как следует из закона Фарадея, зависит от силы тока и выхода по току. Сила тока определяется при проектировании ванны и практически не изменяется. Следовательно, основным фактором, определяющим производительность ванны, является выход по току. Поэтому основная цель автоматизации — поддержание параметров работы ванны в таких пределах, которые обеспечивают максимальный выход по току при минимальном расходе электроэнергии и сырья.

       Выход по току в общем случае зависит  от двух основных факторов: эффективности использования тока и величины потерь металла в ванне. Рассмотрим влияние каждого фактора.

       В промышленном электролизере основной ток проходит между анодом и катодом, и именно он определяет количество наработанного ванной алюминия. Однако имеют место и утечки тока: при нарушении изоляции между бортовым блоком и катодным кожухом и при растворении настыли часть тока проходит между анодами и бортовой футеровкой ванны. Изоляция бортового блока от кожуха нарушается, как правило, на старых электролизерах вследствие пропитки бортовых блоков электролитом и механического воздействия машин по обработке корки электролита.

       При нарушении изоляции электролизера  по отношению к земле или между  ваннами ток может стекать с элементов его конструкции (ошиновка, катодный кожух, рифленки и пр.) на землю, обходить часть ванн и вновь возвращаться в цепь. Следует заметить, что все электролизеры по отношению к земле включены параллельно, и поэтому эквивалентное сопротивление их изоляции обычно не превышает нескольких ом, а на сериях, расположенных в одноэтажных корпусах, составляет лишь десятые доли ома. Отсюда ясно, что величина утечек тока может быть значительна: средние утечки тока на одноэтажных сериях могут достигать 0,1 % от силы тока серии, а на отдельных группах ванн и намного больше. Помимо ущерба от недовыработки металла, утечки тока разрушают подземные сооружения — трубопроводы, кабели, арматуру железобетонных конструкций и т.д. Для борьбы с утечками тока прежде всего необходим контроль за изоляцией серии.

       Утечки  тока имеют место и при несвоевременном  снятии пены и накоплении ее в междуполюсном  пространстве. По данным , влияние этих утечек может уменьшить выход по току не более чем на 2 %. Основной же причиной снижения выхода по току являются потери алюминия вследствие его растворения в электролите и последующего окисления анодными газами, кислородом воздуха, углеродом, компонентами электролита, а также других причин. По данным Гротхейма и Кванде , применительно к электролизерам с предварительно обожженными анодами снижение выхода по току от окисления алюминия углекислым газом достигает 3—5 %; из-за взаимодействия алюминия с кислородом, углеродом и компонентами электролита и потерь с газами в виде фторида алюминия выход по току снижается еще на 1 %; окислительно-восстановительные реакции на электродах ванны и выделение примесей уменьшают этот показатель еще на 2 %, а ряд других причин — дополнительно еще на 1 %. Таким образом, общее снижение выхода по току может достигать 9—11 %. На отечественных заводах, оснащенных в основном электролизерами с самообжигающимися анодами, потери выхода по току достигают 11—18 %.

       На  величину выхода по току влияют многие технологические параметры. Здесь  же отметим, что основными из них  являются: температура и плотность  тока в электролите, величина междуполюсного расстояния (МПР), состав электролита  и конструкция ошиновки. Рассмотрим их с точки зрения возможности использования в качестве регулирующих параметров.

 

       2.2.2 Механизация

 

Основные производственные процессы в корпусах электролиза  полностью механизированы, и лишь небольшая доля ручного труда используется на некоторых операциях. С переходом к массовому внедрению электролизеров с OA начался и успешно развивается переход от механизации отдельных операций к комплексной механизации и автоматизации не только технологических процессов электролиза, но и сопутствующих процессов (управление газоочистными сооружениями, химический анализ выпускаемой продукции, управление производством). Электролизеры с OA в значительно большей степени подготовлены для механизации и автоматизации таких работ, но и для электролизеров с СОА ведутся работы в этом направлении. 

Современный корпус электролиза представляет собой  высокомеханизированное производство, в котором персонал в основном занят управлением механизмами и наблюдением за ходом технологического процесса. Однако остается еще немало операций, требующих физических усилий, — съем угольной пены, расчистка подины, ликвидация анодных эффектов, подготовка леток к выливке металла, отбор проб металла и электролита, некоторые операции по обслуживанию анодов. Основные операции по обслуживанию электролизеров занимают 40—45 % общего баланса времени, а выполнение не механизированных операций, которые перечислены выше, занимают 25—35 % времени и в значительной степени зависят от конструкции электролизеров, их расположения и конструкции корпусов. 

Доставка глинозема на ванны и его раздача на корку практически полностью механизированы на всех типах ванн. На некоторых сериях электролизеров с БТ работают системы автоматической подачи глинозема (АПГ), но на них отсутствует контроль концентрации глинозема в электролите, что, как будет показано ниже, резко снижает ее эффективность. Несмотря на неоднократные и непрекращающиеся попытки создания АПГ для электролизеров с ВТ, они пока не увенчались успехом, но появились обнадеживающие результаты. В то же время на всех заводах, оборудованных электролизерами с OA, системы АПГ не только обеспечивают доставку глинозема на ванны, но и позволяют регулировать концентрацию глинозема в электролите, что резко снижает частоту анодных эффектов, экономит затраты труда и снижает расход электроэнергии. 

Полностью механизированы операции по пробивке корки электролита  на электролизерах всех типов, и для  выполнения этой важной операции используются различные механизмы, конструкция которых зависит от типа электролизеров. Практически все операции по перестановке штырей на ваннах с СОА механизированы, однако на электролизерах с БТ затраты ручного труда на выполнение этих операций значительно больше, чем на ваннах с ВТ. Также полностью механизированы операции по загрузке анодной массы на электролизерах с СОА. 

Используемое  для производства алюминия сырье  мелкодисперсно, и при обработке  электролизеров определенная его часть распыляется и оседает на полу, производственных площадках и поверхностях оборудования. Площадь современных корпусов достигает 1,2—2,0 га, и поэтому уборка пыли представляет определенные трудности. Для механизации данного процесса и сбора дорогостоящего сырья используются самоходные пылеуборочные машины. Производительность машин при уборке полов и заводских территорий достигает 6750 и 13 500 м2/ч соответственно. 

Выливка материалов из ванн на всех типах ведется вакуум-ковшами, транспортируемыми мостовыми кранами или смонтированными на самоходных тележках. Металл из вакуум-ковшей на среднем проходе корпуса переливается в литейные ковши и транспортируется в литейное отделение. 

Решающая роль в механизации обслуживания электролизеров принадлежит Днепровскому алюминиевому заводу и Всероссийскому алюминиево-магниевому институту (ВАМИ, г. Санкт-Петербург), а также ряду организаций бывшего Министерства тяжелого машиностроения. Значительна роль завода "Угерский Брод" (Чехия), разработавшего и изготовившего большую партию штыревых кранов для обслуживания анодов с ВТ. 

Автоматизация производства алюминия была начата КБ «Цветметавтоматика» (Москва), к работам которого впоследствии подключились и специалисты ВАМИ. Силами этих специалистов проделан значительный объем работ по созданию и внедрению АСУ типа "Алюминий" различных модификаций, а позднее и АСУ "Электролиз". Эти системы положили начало созданию в отечественной промышленности центральных пунктов управления (ЦПУ) цехами электролиза, на которых установлены системы внутрицеховой связи, ведется учет работы электролизеров, бригад и корпусов, внедрены элементы диспетчеризации производства, что позволило резко поднять организационный уровень работы персонала. В настоящее время практически все серии электролиза оснащены АСУ различных модификаций, и работа по их совершенствованию продолжается. 

3. Т Б при выливке  металла

 

Перед выливкой ванна отключается от АСУТП, измеряются уровни металла и электролита, и за 5—10 мин до выливки очищается летка для установки вакуум-носка, куски корки подтягиваются к борту, а с поверхности электролита тщательно снимается пена. Выливку металла выполняет выливщик, который проходит специальный инструктаж по правилам безопасности. Электролизник в процессе выливки следит за изменением напряжения и, опуская анод, поддерживает его на заданном уровне, не допуская увеличения более чем на 0,2 .

Звеньевому сделать  летку на ванне, диаметром 20 – 25 см, не допуская сталкивание осадка под анод.

Выливщику прогреть в/носок 

При выливки  автоматическом режиме надо:

Перевести ШУЭ  в режиме «ВЫЛИВКА» ( лампочка «ВЫЛИВКА»  должна непрерывно гореть)

Если лампочка не горит или мигает- выливать в ручном рижиме

Во время выливки  не допускать:  

Повышения напряжения более чем на 0,2 В и токовый  нагрузки на эл.двигателях более 20А 

Касание в/носка  с ГСК; отклонения веса металла с  ванны более 50 кг

Если возник А/Э- отключить режим «ВЫЛИВКА» подать команду крановщику на подем в в/ковша.

Закрыть летку, поджечь горелки, поддернуть «РУБАШКУ» 

 СИЗ исправны, подогнаны и правильно надеты, перемещение рычагов выполнять  плавно для исключения проскальзывания  груза вниз. При недержании ковша  отрегулировать тормоза.

Строго выполнять  команды выливщика:  

Высота подъема  на 50 см. выше штанг  штырей в кассете. При встрече с МНР-2М отвести ковш в сторону. Запрещается установка оборудования на среднем проходе ближе 1 м. от вакуум- ковша. Выливка металла из ванны производится с помощью вакуум-ковша, в котором создается разрежение (450—600 мм ртутного столба) при его подключении к вакуум-линии или эжекторам. Количество выливаемого металла задается старшим мастером корпуса на основе замеров уровня металла в ванне. Выливка из ванн, расположенных в корпусе продольно, осуществляется со стороны среднего прохода корпуса, как правило, 1 раз в двое суток; на ваннах большой мощности при поперечном их расположении в корпусе выливка производится ежедневно в торце ванны.

После окончания  выливки летка закрывается глиноземом. При проведении этой операции никакие другие работы на ванне не выполняются, а посторонние лица удаляются от ванны.