Разработка методики постановки высокоамперного электролизёра на электрический обжиг с использованием плавких вставок

Цель – разработка и апробация методики расчета подключения электролизера на электрический обжиг без отключения тока серии корпусов электролиза с использованием алюминиевых плавких вставок. Для расчетов сложной электрической цепи был использован метод преобразования электрической цепи, непосредственного применения законов Кирхгофа. Выявление и расчеты полученных закономерностей проводились с помощью графических и аналитических методов. Математическое моделирование проводилось с помощью апробированных компьютерных программ. Разработана методика расчета подключения электролизера на электрический обжиг без отключения тока серии корпусов электролиза. Выполнены расчеты (математическое моделирование) для двух вариантов пуска электролизера: без снятия токовой нагрузки на серии корпусов электролиза и с частичным занижением токовой нагрузки на серии до 250 кА. В корпусах электролиза были выполнены опытные испытания пуска двух высокоамперных электролизеров без отключения тока серии корпусов электролиза, т.е. при рабочем токе 330 кА, и пуск одного электролизера с занижением токовой нагрузки до 250 кА. Полученные в ходе проведенных исследований результаты свидетельствуют о том, что разработанный способ позволяет выполнять постановку высокоамперного электролизера на электрический обжиг с использованием плавких вставок без снятия токовой нагрузки на серии корпусов электролиза, либо с частичным ее занижением. Успешные опытные испытания трех высокоамперных электролизеров, работающих на силе тока 330 кА, дают возможность произвести тиражирование (распространение) данного способа обжига на другие высокоамперные электролизеры, работающие на силе тока 400, 550 кА.

1. Grjotheim K., Kvande H. Introduction to aluminium electrolysis. Düsseldorf: Aluminium-Verlag, 1993. 260 p.

2. Dudin M.N., Voykova N.A., Frolova E.E., Artemieva J.A., Rusakova E.P., Abashidze A.H. Modern trends and challenges of development of global aluminum industry // Metalurgija. 2017. Vol. 56. No. 1-2. P. 255–258.

3. Blais M., Désilets M., Lacroix M. Energy savings in aluminum electrolysis cells: effect of the cathode design // The Minerals, Metals & Materials Series / eds. В.А. Sadler. Сham: Springer, 2013. P. 627–631. https://doi.org/10.1002/9781118663189.ch107.

4. Loginova I.V. Investigation into the question of complex processing of bauxites of the Srednetimanskoe deposit // Journal of Non-Ferrous Metals. 2013. Vol. 54. No. 2. P. 143–147. https://doi.org/10.3103/S1067821213020089. EDN: RFAJAX.

5. Shoppert A., Valeev D., Loginova I. Novel method of bauxite treatment using electroreductive Bayer process // Metals. 2023. Vol. 13. Iss. 9. Р. 1502. https://doi.org/10.3390/met13091502.

6. Dubovikov O.A., Brichkin V.N., Ris A.D., Sundurov A.V. Thermochemical activation of hydrated aluminosilicates and its importance for alumina production // Non-ferrous Metals. 2018. No. 2. Р. 11–16. https://doi.org/10.17580/nfm.2018.02.02. EDN: VAYILV.

7. Aleksandrov A.V., Aleksandrov V.V. Improving the quality of alumina-containing sinter using water-cooled furnace shell // Science of Sintering. 2012. Vol. 44. Iss. 3. Р. 281–286. https://doi.org/10.2298/SOS1203281A.

8. Зенкин Е.Ю., Гавриленко А.А., Немчинова Н.В. О переработке отходов производства первичного алюминия ОАО «РУСАЛ Братск» // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 3. С. 123–132. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2017-3-123-132.

9. Сторожев Ю., Поляков П., Дектерев А., Казанцев Я. К вопросу очистки анодных газов электролизера с анодом Содерберга // Экология и промышленность России. 2019. Т. 23. № 11. С. 15–19. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2019-11-15-19. EDN: OXKBKT.

10. Zhao Xia, Ma Lei. Hazardous waste treatment for spent pot liner // Earth and Environmental Science: IOP Conference Series. 2018. Vol. 108. Iss. 4. P. 042023. https://doi.org/1088/1755-1315/108/4/042023.

11. Бурдонов А.Е., Зелинская Е.В., Гавриленко Л.В., Гавриленко А.А. Изучение вещественного состава глиноземсодержащего материала алюминиевых электролизеров для использования в технологии первичного алюминия // Цветные металлы. 2018. № 3. С. 32–38. https://doi.org/10.17580/tsm.2018.03.05. EDN: YUCHKI.

12. NemchinovaN.V., Barauskas A.E., Tyutrin A.A., Vologin V.S. Processing finely dispersed technogenic raw materials for aluminum production in order to extract valuable components // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2021. Vol. 62. Iss. 6. P. 659–667. https://doi.org/10.3103/S1067821221060158. EDN: RHWKMQ.

13. Петровский А.А., Немчинова Н.В., Тютрин А.А., Корепина Н.А. Использование кека выщелачивания от переработки огнеупорной футеровки демонтированных электролизеров в производстве цемента // iPolytech Journal. 2022. Т. 26. № 4. С. 697–708. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2022-4-697-708. EDN: EGMMXU.

14. Пузанов И.И., Волохов И.Н., Быков Р.Ю., Муравьев С.А. Пуск РА-400 на Тайшетском алюминиевом заводе // Цветные металлы и минералы – 2024: сб. тез. докл. XII Междунар. конгресса (г. Красноярск, 9–13 сентября 2024 г.). Красноярск, 2024. С. 213–215.

15. Puzanov I., Zavadyak A., Tretiyakov Y., Morozov M., Gubin A., Platonov V., et al. Electrical resistance preheating of high-amperage cells // Engineering & Technologies. 2014. Vol. 7. Iss. 5. P. 552–560.

16. Mann V., Buzunov V., Pingin V., Zherdev A., Grigoriev V. Environmental Aspects of UC RUSAL’S Aluminum Smelters Sustainable Development // Light Metals / eds. С. Chesonis. Сham: Springer, 2019. P. 553–563. https://doi.org/10.1007/978-3-030-05864-7_70. EDN: SIHUYY.

17. Mann V., Buzunov V., Pitertsev N., Chesnyak V., Polyakov P. Reduction in power consumption at UC RUSAL’s Smelters 2012–2014 // Light Metals / eds. M. Hyland. Сham: Springer, 2015. Р. 757–762. https://doi.org/10.1007/978-3-319-48248-4_128. EDN: VADMNZ.

18. Семьянинов Д.М., Кошкарев С. А. Успешная реализация проекта увеличения силы тока на 17 кА до 330 кА на электролизерах ОА-300 на заводе РУСАЛ // Цветные металлы и минералы – 2024: сб. тез. докл. XII Междунар. конгресса (г. Красноярск, 9–13 сентября 2024 г.). Красноярск, 2024. С. 251–253.

19. Поляков П.В. Жизнь алюминиевого электролизера как диссипативной системы: монография. Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2018. 190 с.

20. Сорлье М., Ойя Х.А. Катоды алюминиевого электролизера / пер. с англ.; под ред. П.В. Полякова. Красноярск: Версо, 2013. 720 с.

21. Радионов Е.Ю. Расчет магнитогидродинамических параметров работы электролизеров с различным типом катодного кожуха // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 3. С. 684–693. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-3-684-693. EDN: LRHDLJ.

22. Bojarevics V. MHD of aluminium cells with the effect of channels and cathode perturbation elements // The Minerals, Metals & Materials Series / eds. В.А. Sadler. Сham: Springer, 2013. Р. 609–614. https://doi.org/10.1002/9781118663189.ch104.

23. Радионов Е.Ю., Немчинова Н.В., Третьяков Я.А. Моделирование магнитогидродинамических процессов в электролизерах при получении первичного алюминия // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 7. С. 112–120. EDN: UBLOMB.