Усовершенствование конструкции системы автоматической подачи глинозёма в электролизёр с обожжёнными анодами

Цель работы – усовершенствование конструкции наконечника пробойника системы автоматической подачи глинозема, действующей на электролизерах РА-550 с предварительно обожженными анодами. Объектом исследования являлся термостабилизатор, изготовленный в виде полого штока с наконечником и спиральным оребрением, частично заполненным водой в качестве теплоносителя. Испытания объекта производились с использованием тепловизора Flir с применением программы анализа изображений Flir Tools. Корректировка коэффициента излучения поверхности объекта осуществлялась путем поверки значений температур контактной термопарой типа К. Построение экспериментальных зависимостей и расчет полученных закономерностей производились с использованием пакетов прикладных программ Matlab и Microsoft Excel. Опытно-промышленные испытания шести образцов термостабилизатора выполнялись на производственной площадке АО «РУСАЛ Саяногорск». Установлено, что максимальное время нахождения наконечника пробойника в расплаве электролита составляет не более двух минут. Показано, что средняя скорость изменения температуры наконечника как при нагреве, так и при охлаждении составляет 45°C в минуту. Установлено, что при температуре наконечника ниже 250°C отсутствует эффект налипания сырья, что значительно улучшает поступление глинозема в электролит. Направлением дальнейшей работы по усовершенствованию конструкции наконечника пробойника являются внедрение цифрового датчика контроля температуры теплоносителя в термостабилизаторе и разработка алгоритма корректировки цикла срабатывания пробойников. Для обеспечения требований промышленной безопасности и увеличения срока службы термостабилизотора разрабатывается регламент периодического контроля состояния и герметичности сварных швов с применением неразрушающих методов контроля. Вышеперечисленные условия позволят в совокупности обеспечить стабильную и надежную работу всей системы автоматического питания электролизеров глиноземом.

1. Grotheim К., Welch B. Aluminium smelter technology: a pure and applied approach. 2 ed. Dusseldorf: AluminumVerlag Publishers, 1988. 328 р.

2. Клюшин А.Ю., Диалло А.Б., Дим Д.Т. История развития технологии производства алюминия // Приоритетные направления развития науки и образования. 2016. № 4-2. С. 80–81. EDN: XCNVBJ.

3. Чалых В.И., Немчинова Н.В., Аюшин Б.И., Богданов Ю.В. Технико-экономическое сравнение электролизеров с обожженными анодами и самообжигающимися анодами и верхним токоподводом // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2005. № 2. С. 21–26. EDN: JVUCFH.

4. Шахрай С.Г., Дектерев А.А., Скуратов А.П., Минаков А.В., Бажин В.Ю. Повышение энергетической эффективности электролизера с самообжигающимся анодом // Металлург. 2018. № 9. С. 79–83. EDN: UZKXPF.

5. Минцис М.Я., Поляков П.В., Сиразутдинов Г.А. Электрометаллургия алюминия: монография. Новосибирск: Наука, 2001. 368 с.

6. Буркат В.С., Друкарев В.А. Сокращение выбросов в атмосферу при производстве алюминия. СПб.: ООО «Любавич», 2005. 275 с.

7. Немчинова Н.В., Радионов Е.Ю., Сомов В.В. Исследование влияния формы рабочего пространства на МГД– параметры работы электролизера производства алюминия // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. Т. 23. № 1. С. 169–178. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2019-1-169-178. EDN: YYBIOT.

8. Тютрин А.А., Немчинова Н.В., Володькина А.А. Изучение влияния параметров процесса электролиза на основные технико-экономические показатели работы ванн ОА-300М // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 4. С. 906–918. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-4-906-918. EDN: CKQXYC.

9. Шахрай С.Г., Скуратов А.П., Кондратьев В.В., Ершов В.А., Карлина А.И. Обоснование возможности нагрева глинозема теплом анодных газов алюминиевого электролизера // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2016. № 3. С. 131–138. EDN: VPZLED.

10. Поляков П.В. Современное состояние технологии производства алюминия и перспективы ее развития // Материалы IX Высших российских алюминиевых курсов. Красноярск: Изд-во ГУЦМиЗ, 2006. С. 1–17.

11. Штрейблинг О.Г. Современные проблемы и решения алюминиевой промышленности России // Эпоха науки. 2020. № 21. С. 189–192. http://doi.org/10.24411/2409-3203-2020-11037. EDN: RBILDU.

12. Шварцкопф Н.В. Проблемы и перспективы развития алюминиевой промышленности России // Эпоха науки. 2020. № 23. С. 146–148. http://doi.org/10.24411/2409-3203-2020-12337. EDN: PLCOHH.

13. Александров А.В., Немчинова Н.В. Расчет ожидаемой экономической эффективности производства алюминия за счет увеличения применения глинозема отечественного производства // Вестник Иркутского госу-дарственного технического университета. 2020. Т. 24. № 2. С. 408–420. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-2-408-420. EDN: AWHXQM.

14. Сизяков В.М., Поляков П.В., Бажин В.Ю. Современные тенденции и стратегические задачи в области производства алюминия и его сплавов в России // Цветные металлы. 2022. № 7. С. 16–23. EDN: QRECGA.

15. Thonstad J., Utigard T.A., Vogt H. On the anode effect in aluminum electrolysis // Essential Readings in Light Metals / eds. G. Bearne, М. Dupuis, G. Tarcy. Cham: Springer, 2016. Р. 131–138. https://doi.org/10.1007/978-3-319-48156-2_18.

16. Хазарадзе Т.О., Гейнце В.В. Система автоматизации процесса производства алюминия // Современные технологии автоматизации. 1997. № 4. С. 56–59.

17. Евсеев Н.В., Ершов В.А., Сираев Н.С., Грибков К.А., Стариков О.Г. Определение эффективности работы алюминиевых электролизеров при использовании укрупненного глинозема марки Г-00К // Цветные металлы. 2006. № 12. С. 51–54. EDN: HYLDMH.

18. Власов А.А., Сизяков В.М., Бажин В.Ю. Использование глинозема песчаного типа для производства алюминия // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 6. С. 111–118. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2017-6-111-118. EDN: YTNPQH.

19. Григорьев В.Г., Тепикин С.В., Кузаков А.А., Пьянкин А.П., Тимкина Е.В., Пинаев А.А. Автоматическая подача сырья в производстве алюминия // Вестник горно-металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. 2017. № 39. С. 97–104. EDN: YVARCO.

20. Ершов В.А., Подкорытов А.А., Горовой В.О. Подбор параметров системы управления при производстве алюминия // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2016. № 1. С. 125–131. EDN: VSYEFH.