Параметры работы электролизера

Технологические параметры работы электролизеров с самообжигающимся анодом: уровень металла, уровень электролита, криолитовое отношение, температура электролита, содержание СаF₂ в электролите, частота и напряжение анодных эффектов, длина и высота настыли, состояние подины, расстояние от нижней кромки газосборного колокола до поверхности электролита, междуполюсное расстояние, падение напряжения в подине, среднее напряжение, уровень нестабильности (шум), уровень и оценка коксо – пековой композиции (КПК) анода.

Для нормальной работы электролизёра необходимы два основных условия:

1) установившееся тепловое равновесие между приходом и расходом тепла,

2) устойчивые параметры процесса электролиза.

Нормальная работа алюминиевого электролизёра характеризуется энергетическими и технологическими параметрами, рассчитанными при проектировании, а также технологией формирования самообжигающихся анодов.

1. Температура электролита весьма сильно влияет на производительность ванны и качество металла, поэтому технология электролиза подчинена одной цели – поддержанию оптимальной температуры 950-960 °С. При понижении температуры резко ухудшается растворимость глинозёма и увеличивается частота анодных эффектов. Повышение температуры недопустимо, т.к. увеличивается растворимость алюминия в электролите и его потери.

2. Сила тока серии устанавливается в зависимости от существующей технологии, конструкции и размеров электролизёров. Регулирование и поддержание силы тока, контроль его счётчиками ампер – часов осуществляется персоналом кремниево-преобразовательной подстанции (КПП),

3. Среднее напряжение на электролизере состоит из суммы рабочего напряжения, напряжения анодных эффектов и напряжения в ошиновке. Для различных типов электролизеров оно составляет 3,8–4,8 В. Рабочее напряжение регулируется автоматически, поддерживается в пределах заданной уставки и контролируется по показателям вольтметра, установленного на ШУЭ.

4. Количество технологического алюминия характеризуется уровнем металла в ванне. В силу высокой теплопроводности алюминия, уровнем металла можно регулировать теплоотдачу электролизера: чем выше уровень, тем больше тепла отводится через боковые стенки электролизера. Но повышенный уровень металла осложняется образованием глиноземного осадка на подине и образованием пологих подовых настылей, что снижает выход по току. Поэтому в технологической инструкции указывается оптимальный уровень металла в ванне после очередной выливки.

Существует две тенденции ведения процесса электролиза. Там, где стоимость электроэнергии относительно низка, работают с высоким уровнем металла, до 50 см, то есть в интенсифицированном режиме. В районах с дорогой электроэнергией предпочитают работать с уровнем металла до 25 см.

5. Количество электролита также определяется его уровнем в ванне. Промышленные электролиты характеризуются предельной растворимостью глинозема, поэтому снижение уровня электролита приводит к образованию осадков и к более частому возникновению анодных эффектов. При чрезмерном повышении уровня электролита увеличивается перепад напряжения в зоне анод-электролит, за счет контакта боковой поверхности анода с электролитом. На практике уровень электролита для электролизеров с самообжигающимися анодами составляет 15-18 см, а для электролизеров с обожженными анодами 20-22 см.

6. Состав электролита наиболее существенно влияет на технико-экономические показатели. При прочих равных условиях лучшие показатели технологического процесса достигаются при электролите с криолитовым отношением 2,1-2,4 и содержанием добавок до 15 %.

7. Анодные эффекты, их частота и длительность – важный параметр процесса электролиза. В нормально работающем электролизере напряжение анодного эффекта резко повышается от 4,2-4,5 до 35-40 В и выше. Во время анодного эффекта и сразу после его устранения заметно снижается производительность электролизера. А расход электроэнергии возрастает во столько раз, во сколько напряжение анодного эффекта выше рабочего напряжения. По технологической инструкции частота анодных эффектов допускается 1-2 в сутки, длительность не более 2,5 минут.

8. Форма рабочего пространства (ФРП). В процессе эксплуатации на стенках шахты образуются настыли и гарниссаж, а на подине может появиться небольшой слой глиноземного осадка. Таким образом, в электролизере создается определенная форма рабочего пространства, которая зависит главным образом от теплового состояния электролизера. Бывает «слабая» настыль в электролизёрах с повышенной температурой, когда гарниссаж не полностью закрывает бортовую футеровку, что приводит к ее разрушению. И наоборот, электролит с низким нагревом имеет мощный гарниссаж, твердую электролитную корку и «уходящую настыль» под анод. Поэтому ФРП- важнейший показатель состояния технологии в электролизёре.

Нормально работающий электролизер имеет в зоне электролита устойчивый бортовой гарниссаж, переходящий в зоне металла в круто падающую настыль, не заходящую под проекцию анода и отсутствие осадка на подине. Качество настыли оценивают в баллах в соответствии с ТИ «Порядок выполнения измерения на электролизёрах».

9. Перепад напряжения в подине электролизера зависит от формы рабочего пространства и в нормально работающей ванне составляет 0,3-0,4 В.