RU2095486C1 - Method of electrolytic aluminum production - Google Patents

Abstract

FIELD: aluminum production. SUBSTANCE: piercing cryolite-silica crust after preliminary loading silica portion onto it is performed to the depth constituting 0.25-0.75 electrolyte layer height. Period between silica portion loading onto the crust and beginning of following piercing is not longer than 60 s and does not depend on duration of the full cycle of electrolyzer treatment. Full cycles of treating one and the other longitudinal sides of electrolyzer are performed with equal spaces between them. Silica portions are loaded onto electrolyte crust with periodicity 30-110 s and their weight varies from 0.2 to 0.8 kg. EFFECT: increased productivity, reduced consumption of power, anode mass, effort, and release of noxious substances. 4 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии легких металлов, в частности к электролитическому способу получения алюминия, и направлено на совершенствование подачи глинозема в расплав электролита и поддержание технологических параметров электролиза. The invention relates to the metallurgy of light metals, in particular to an electrolytic method for producing aluminum, and is aimed at improving the supply of alumina to the molten electrolyte and maintaining the technological parameters of electrolysis.

Известны различные способы и устройства, осуществляющие разрушение криолито-глиноземной корки, погружение ее в электролит и последующую загрузку глинозема на его поверхность. Разрушение корки производят с большой частотой в нескольких точках, погружение корки на всю глубину в объем электролита. При этом корку периодически разрушают по обоим продольным сторонам электролизера с полным погружением ее в электролит, очищают подину от образующегося осадка, особенно в местах подачи глинозема. There are various methods and devices that carry out the destruction of cryolite-alumina crust, immersing it in an electrolyte and subsequent loading of alumina on its surface. The destruction of the crust is produced with great frequency at several points, immersion of the crust to the entire depth in the volume of the electrolyte. In this case, the crust is periodically destroyed on both longitudinal sides of the electrolyzer with its full immersion in the electrolyte, and the bottom is cleaned of the precipitate formed, especially in the places where alumina is fed.

Общим недостатком известных способов и устройств можно считать следующие. Разрушение корки и погружение ее на всю глубину приводит к появлению осадков на подине, поскольку при этом разрушенные части корки достигают границы раздела "металл электролит", что, как известно, приводит к проникновению кусков корки в металл и образованию осадков. Загрузка глинозема на поверхность электролита приводит к снижению скорости растворения глинозема, поскольку в данном случае не используются объемы и потоки электролита по толщине его слоя. В результате при реализации известных способов несколько снижается стабильность концентрации оксида алюминия в электролите, что приводит к учащенному возникновению анодных эффектов, снижению производительности электролизера, возрастанию трудозатрат, увеличению расхода электроэнергии, потерям составляющих электролита с его открытой поверхности. A common disadvantage of the known methods and devices can be considered as follows. Destruction of the crust and its immersion to the full depth leads to the appearance of sediments on the bottom, since in this case the destroyed parts of the crust reach the metal-electrolyte interface, which, as is known, leads to the penetration of pieces of crust into the metal and the formation of sediments. The loading of alumina on the surface of the electrolyte leads to a decrease in the dissolution rate of alumina, since in this case the volumes and flows of the electrolyte are not used over the thickness of its layer. As a result, when implementing the known methods, the stability of the concentration of aluminum oxide in the electrolyte is somewhat reduced, which leads to more frequent occurrence of anode effects, lower cell productivity, increased labor costs, increased energy consumption, loss of electrolyte components from its open surface.

Наконец, погружение корки на всю глубину перед загрузкой глинозема приводит к погружению рабочего органа продавливающего устройства в расплав электролита, намерзанию электролито-глиноземной смеси на поверхность этого рабочего орана, что затрудняет его дальнейшую эксплуатацию. Finally, immersion of the crust to the full depth before loading alumina leads to immersion of the working body of the forcing device in the molten electrolyte, freezing of the electrolyte-alumina mixture on the surface of this working oran, which complicates its further operation.

Известен также способ питания алюминиевых электролизеров глиноземом, согласно которому погружение корки осуществляют путем осаждения ее в верхней зоне электролита на величину ее подработки /1/. There is also known a method of feeding aluminum electrolytic cells with alumina, according to which the crust is immersed by depositing it in the upper zone of the electrolyte by the value of its underworking / 1 /.

Погружение корки согласно известному способу трудно осуществимо, поскольку величина подработки криолито-глиноземной корки зависит от множества взаимосвязанных факторов, управлять которыми одновременно даже с помощью средств автоматизации не представляется возможным. Погружение корки в верхние слои электролита снижает эффективность использования массы электролита средних слоев, имеющих в пространстве "анод борт" более высокую температуру по сравнению с верхними слоями. Наконец, подсыпка глинозема на корку после ее осаждения приводит к агломерации криолито-глиноземной смеси и осаждению на поверхности рабочих органов устройства, затрудняющая их эксплуатацию. Immersion of the crust according to the known method is difficult to implement, since the amount of underworking of the cryolite-alumina crust depends on many interrelated factors, which cannot be controlled simultaneously using automation tools. Immersion of the crust in the upper layers of the electrolyte reduces the efficiency of using the mass of the electrolyte of the middle layers having a higher temperature in the "anode board" space compared to the upper layers. Finally, adding alumina to the crust after its deposition leads to agglomeration of the cryolite-alumina mixture and deposition on the surface of the working bodies of the device, which complicates their operation.

В результате снижается общий уровень концентрации оксида алюминия в электролите и ее равномерность по всему объему, затрудняется эксплуатация устройства, что приводит к неравномерности и учащенности возникновения анодных эффектов, снижению производительности электролизера, возрастанию трудозатрат, расходу электроэнергии. As a result, the overall level of alumina concentration in the electrolyte decreases and its uniformity over the entire volume, the operation of the device is hindered, which leads to uneven and more frequent occurrence of anode effects, lower electrolyzer productivity, increased labor costs, and energy consumption.

Одним из наиболее близких по технической сущности является известный способ и устройство автоматического питания глиноземом алюминиевых электролизеров, согласно которому пробивают корку одним или несколькими молотками и вводят в ванну порции глинозема, предварительно загруженного в соответствующих точках на корке. После пробивки на участки под молотками производится повторная загрузка глинозема. Корка разрушается через 15-20 мин, предпочтительно 20 45 мин поочередно то с одной, то с другой стороны электролизера. Под молотками для пробивки корки загружают более толстый слой глинозема во избежание образования толстых корок электролита. Под молотками для пробивки корки имеются устройства для накопления глинозема, расположенные на корке /2/. One of the closest in technical essence is the known method and device for automatically feeding alumina to aluminum electrolysis cells, according to which a crust is punched with one or more hammers and a portion of alumina preloaded at appropriate points on the crust is introduced into the bath. After punching in areas under the hammers, reloading of alumina is performed. The crust breaks down after 15-20 minutes, preferably 20 45 minutes, alternately from one side or the other of the cell. A thicker layer of alumina is charged under the crust punching hammers to prevent the formation of thick electrolyte crusts. Under the hammers for punching the crust there are devices for the accumulation of alumina located on the crust / 2 /.

Другим, наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является известный способ автоматического питания алюминиевых электролизеров глиноземом, включающий использование стационарных пробивных и дозирующих устройств, устанавливаемых на каждом электролизере, отличающийся тем, что, с целью стабилизации температуры и концентрации глинозема в электролите, глинозем подают в электролит через каждое 2-6 минт порциями в 1-3 кг с предварительным подогревом каждой порции на корке электролита /3/. The other closest to the proposed technical essence is the known method for automatically feeding aluminum electrolysis cells with alumina, including the use of stationary breakdown and metering devices installed on each electrolyzer, characterized in that, in order to stabilize the temperature and concentration of alumina in the electrolyte, alumina is fed into the electrolyte every 2-6 minutes in portions of 1-3 kg with preheating of each portion on the crust of the electrolyte / 3 /.

К общим недостаткам для известных способов можно отнести следующие. The general disadvantages for the known methods include the following.

1. Известные способы не обеспечивают режим непрерывности поступления глинозема в электролит и его распределения, поскольку периодичность разрушения корки и подачи глинозема в расплав, составляющие 15-20 мин и 2-6 мин с предварительным прогревом порций глинозема, соответствующим по времени указанным периодам разрушения корки, приводит к глубокому прогреву глинозема и смачиванию его жидким электролитом. При последующем срабатывании пробивных устройств их рабочие органы погружаются вместе с прогретым глиноземом в электролит, также смачиваются электролитом. Происходит агломерирование электролито-глиноземной смеси и ее налипание на поверхности рабочих органов пробивных устройств, затрудняющее их эксплуатацию. 1. The known methods do not provide a mode of continuity of the supply of alumina to the electrolyte and its distribution, since the frequency of crust destruction and the supply of alumina to the melt, comprising 15-20 minutes and 2-6 minutes with preliminary heating of portions of alumina corresponding to the indicated periods of crust destruction, leads to deep heating of alumina and wetting it with liquid electrolyte. During the subsequent operation of the punching devices, their working bodies are immersed together with the heated alumina in the electrolyte, and are also wetted by the electrolyte. The electrolyte-alumina mixture agglomerates and adheres to the surface of the working bodies of the punching devices, which complicates their operation.

2. Разовые порции глинозема в 1-3 кг и более в локальном объеме электролита приводят к возникновению нерастворимых осадков и увеличению объемов настылей в местах разрушения корки и подачи глинозема. 2. Single portions of alumina of 1-3 kg or more in the local volume of electrolyte lead to the formation of insoluble precipitation and an increase in the volume of deposits in the places of crust destruction and alumina supply.

3. Согласно известному техническому решению, периоды прогрева порций глинозема зависят от периода полного цикла срабатывания устройства и, следовательно, могут существенно меняться. Это приводит к изменению режима растворения глинозема и тепломассообмена в электролите, появляется прямая зависимость между периодичностью подачи глинозема в расплав и временем прогрева глинозема, что затрудняет правильный подбор параметров алгоритма работы средств АСУТП. 3. According to the well-known technical solution, the periods of heating portions of alumina depend on the period of the complete cycle of operation of the device and, therefore, can vary significantly. This leads to a change in the mode of dissolution of alumina and heat and mass transfer in the electrolyte; a direct relationship appears between the frequency of feeding alumina into the melt and the time of heating of alumina, which makes it difficult to correctly select the parameters of the algorithm for controlling the process control system.

В конечном итоге, все это снижает равномерность поступления глинозема в электролит, повышает величину колебания температуры расплава, приводит к появлению нерастворившихся осадков, нарушению циркуляционных потоков электролита, тем самым снижается производительность электролизера, возрастают расход электроэнергии, трудозатраты и выбросы вредных веществ в атмосферу. Ultimately, all this reduces the uniformity of the supply of alumina to the electrolyte, increases the magnitude of the variation in the temperature of the melt, leads to the appearance of insoluble precipitates, disrupts the circulation flows of the electrolyte, thereby reducing the productivity of the electrolyzer, increasing energy consumption, labor costs and harmful emissions into the atmosphere.

С другой стороны, наблюдения показывают, что при эксплуатации в автоматическом режиме известных пробивных устройств могут быть периоды работы, когда пробойники при срабатывании попадают в свеженасыпанный объем глинозема на корке до агломерации смеси. При этом не происходит налипания смеси на пробойник. Эти периоды сравнительно небольшие по величине и зависят от таких факторов, как температура процесса, состав электролита, свойства глинозема, объем его разовой порции и время нахождения глинозема на корке. Появляются также условия предотвращения образования осадков, повышения точности подбора параметров алгоритма управления технологическим процессом и их поддержания средствами АСУТП. On the other hand, observations show that during automatic operation of known punching devices there can be periods of operation when the punching devices, when triggered, fall into the freshly poured volume of alumina on the crust before the mixture agglomerates. In this case, the mixture does not stick to the punch. These periods are relatively small in size and depend on factors such as process temperature, electrolyte composition, alumina properties, the volume of a single portion of it, and the time the alumina is on the crust. There are also conditions to prevent the formation of precipitation, to increase the accuracy of the selection of parameters of the control algorithm of the technological process and their maintenance by means of process control systems.

Технический результат изобретения повышение производительности электролизера, снижение расхода электроэнергии, анодной массы, трудозатрат и выбросов вредных веществ в атмосферу. The technical result of the invention is to increase the productivity of the electrolyzer, reducing the consumption of electricity, anode mass, labor and emissions of harmful substances into the atmosphere.

Результат достигается тем, что при электролитическом получении алюминия в электролизе, включающем циклически повторяющуюся обработку электролизера путем периодического локального продавливания криолито-глиноземной корки попеременно по продольным сторонам электролизера, предварительной подачи дозированных порций глинозема в места разрушения корки, продавливание корки после предварительной подачи на нее порции глинозема производят на величину 0,25 0,75 высоты слоя электролита. Время между окончанием загрузки дозированной порции глинозема на корку и далее в электролит и началом последующего продавливания корки составляет не более 60 с, и не зависит от периода полного цикла обработки, причем полные циклы обработки одной и другой продольной сторон электролизера производят с равными промежутками времени между ними. Порции глинозема подают на корку в электролит массой 0,2-0,8 кг с периодичностью 30-110 с. The result is achieved by the fact that during the electrolytic production of aluminum in electrolysis, which includes cyclically repeated treatment of the electrolyzer by periodically locally pressing the cryolite-alumina crust alternately along the longitudinal sides of the electrolyzer, pre-feeding metered portions of alumina to the crust destruction sites, crushing the crust after pre-feeding alumina to it produce a value of 0.25 0.75 the height of the electrolyte layer. The time between the end of loading a dosed portion of alumina onto the crust and further into the electrolyte and the beginning of the subsequent crushing of the crust is no more than 60 s, and does not depend on the period of the complete treatment cycle, and complete processing cycles of one and the other longitudinal sides of the electrolyzer are performed with equal time intervals between . Portions of alumina are fed to the crust in an electrolyte weighing 0.2-0.8 kg with a frequency of 30-110 s.

Продавливание криолито-глиноземной корки на величину 0,25-0,75 высоты слоя электролита позволяет погружать часть порции глинозема в электролит на указанную глубину, которой соответствуют максимальные значения температур и линейных скоростей циркуляции электролита. Таким образом, во-первых, наиболее эффективно используются средние по высоте и максимальные по скорости течения слои электролита для растворения части погружаемого глинозема. Во-вторых, после извлечения пробойника из расплава, параллельно с нижней частью порции глинозема смачивается электролитом и растворяется верхняя часть порции глинозема. Таким образом, косвенно увеличивается время растворения каждой порции глинозема. Это позволяет минимизировать возможность появления глиноземистых осадков на подине. Наконец, погружение пробойника, окруженного предварительно поданным на корку глиноземом на указанную глубину в слой электролита, исключает достижение нижним концом пробойника границы раздела "металл электролит", следовательно, исключается образование осадков. Вместе с этим исключается также и избыточное накапливание глинозема на корке и его выдавливание из-под газосборника; возрастает равномерность и непрерывность растворения глинозема в электролите, усредняется концентрация оксида алюминия в электролизере. Advancing the cryolite-alumina crust by a value of 0.25-0.75 of the height of the electrolyte layer allows you to immerse part of a portion of alumina in the electrolyte at a specified depth, which corresponds to the maximum temperature and linear electrolyte circulation rates. Thus, firstly, the electrolyte layers average in height and maximum in flow velocity are most effectively used to dissolve part of the immersed alumina. Secondly, after removing the punch from the melt, in parallel with the lower portion of the alumina portion, it is wetted by the electrolyte and the upper portion of the alumina portion is dissolved. Thus, the dissolution time of each portion of alumina is indirectly increased. This minimizes the possibility of alumina deposits on the bottom. Finally, the immersion of the punch, surrounded by preliminarily fed alumina to the crust to a specified depth in the electrolyte layer, prevents the lower end of the punch from reaching the metal-electrolyte interface, therefore, the formation of precipitation is excluded. Along with this, excessive accumulation of alumina on the crust and its squeezing out from under the gas collector are also excluded; the uniformity and continuity of the dissolution of alumina in the electrolyte increases, the concentration of alumina in the electrolyzer is averaged.

Выдержка времени между загрузкой порции глинозема на корку в электролит и началом последующего продавливания смеси, составляющая в пределах 0-60 с вне зависимости от периода полного цикла обработки обусловлена следующими обстоятельствами. The time delay between loading a portion of alumina onto the crust into the electrolyte and the beginning of the subsequent forcing of the mixture, which is in the range of 0-60 s, regardless of the period of the complete processing cycle, is due to the following circumstances.

1. Порция глинозема, находящаяся на корке в пределах указанного периода до опускания пробойника, на успевает прогреться до температур подколокольного пространства и пропитаться составляющими электролита. При последующем погружении в нее нижней части пробойника, и далее вместе с пробойником в электролит, недостаточно прогретый глинозем хорошо "смачивает" стержень "холодного" пробойника, и одновременно плохо смачивается жидким электролитом. Это позволяет предотвращать контакт пробойника с электролитом и агломерирование смеси на стержне пробойника. Тем самым, облегчаются условия эксплуатации устройства, возрастает срок службы пробойников, снижается объем поступления примесей в алюминий. Наконец, указанный кратковременный период нахождения глинозема на корке, не зависящий от периода цикла обработки, приводит к стабильному режиму адсорбции фтористого водорода на глиноземе и эффективности возвращения его в процесс электролиза. 1. A portion of alumina, located on the crust within the specified period before lowering the punch, has time to warm up to the temperatures of the bell-ring space and soak in the electrolyte components. Upon subsequent immersion in it of the lower part of the punch, and then together with the punch in the electrolyte, insufficiently heated alumina well “wets” the “core” of the “cold” punch, and at the same time it is poorly wetted with liquid electrolyte. This allows you to prevent contact of the punch with the electrolyte and agglomeration of the mixture on the core of the punch. Thus, the operating conditions of the device are facilitated, the service life of the punch is increased, the amount of impurities entering the aluminum is reduced. Finally, the indicated short-term period of the presence of alumina on the crust, independent of the period of the treatment cycle, leads to a stable adsorption of hydrogen fluoride on alumina and the efficiency of its return to the electrolysis process.

В результате, при любом изменении периода полного цикла обработки, зависящем от состояния технологических параметров электролиза в данное время, режим погружения пробойника и поступления порции глинозема в электролит становится боле стабильным и не зависит от величины периода полного цикла обработки. При этом указанный режим подачи глинозема позволяет предотвратить образование под пробойником толстой корки, пересыщенной глиноземом /агломерат/, что облегчает операцию погружения порции глинозема в расплав. As a result, with any change in the period of the full processing cycle, depending on the state of the technological parameters of electrolysis at a given time, the mode of immersion of the punch and the receipt of a portion of alumina in the electrolyte becomes more stable and does not depend on the size of the period of the full processing cycle. Moreover, the specified alumina feed mode prevents the formation of a thick crust under the punch, supersaturated with alumina / sinter /, which facilitates the operation of immersing a portion of alumina in the melt.

Конкретный выбор диапазона времени между загрузкой порции глинозема и началом продавливания глинозема зависит от таких факторов, как свойства глинозема, объем порции, температура расплава, концентрация глинозема в объеме электролита в зоне срабатывания пробойника, типа электролизера, его мощности и подбирается опытным путем. The specific choice of the time interval between loading a portion of alumina and the beginning of alumina forcing depends on factors such as properties of alumina, portion size, melt temperature, concentration of alumina in the electrolyte volume in the zone of operation of the punch, such as an electrolyzer, and its power is selected experimentally.

Реализация циклов обработки одной и другой продольных сторон электролизера с равными промежутками времени друг от друга улучшает равномерность поступления глинозема в расплав, приводит к большей равномерности значений температур расплава, стабилизации электролиза. The implementation of the processing cycles of one and the other longitudinal sides of the electrolyzer with equal time intervals from each other improves the uniformity of the flow of alumina into the melt, leads to greater uniformity of the values of the temperatures of the melt, stabilization of the electrolysis.

Подача порций глинозема величиной 0,2 0,8 кг с периодичностью 30 110 с позволяет повысить равномерность поступления глинозема в электролит за время полного цикла, улучшает условия растворения, выравнивает и снижает среднюю температуру электролита по всему объему, способствует предотвращению образования агломерата и налипания его на пробойник. The supply of alumina portions of 0.2 0.8 kg with a frequency of 30 110 s allows to increase the uniformity of alumina supply to the electrolyte during the full cycle, improves dissolution conditions, evens out and reduces the average temperature of the electrolyte throughout the volume, helps to prevent the formation of agglomerate and its sticking to punch.

На чертеже изображено устройство, позволяющее реализовать предлагаемый способ. The drawing shows a device that allows you to implement the proposed method.

Устройство содержит самообжигающийся анод 1 с анодным кожухом 2 и газосборником 3. Анод 1 погружен в слой электролита 4, имеющий циркуляционные потоки, вызванные движением анодных газов. Наряду с этим движущийся слой жидкого электролита подчиняется общим законам движения потока жидкости, имеющего максимальную линейную скорость в середине высоты движущегося слоя, как показано на опоре 5 относительно вертикальной оси А-А. На границе электролита 4 и катодного металла 6 линейная скорость движения электролита наименьшая, а на границе с криолито-глиноземной коркой 7 также существенно ниже, чем в центре слоя. The device comprises a self-baking anode 1 with an anode casing 2 and a gas collector 3. Anode 1 is immersed in an electrolyte layer 4 having circulation flows caused by the movement of anode gases. Along with this, the moving layer of liquid electrolyte obeys the general laws of motion of a fluid stream having a maximum linear velocity in the middle of the height of the moving layer, as shown on support 5 relative to the vertical axis AA. At the boundary of electrolyte 4 and cathode metal 6, the linear velocity of the electrolyte is the smallest, and at the border with cryolite-alumina crust 7 it is also significantly lower than in the center of the layer.

Устройство содержит также пробойник 8 для погружения дозированных порций глинозема 9 в электролит 4 через газосборный колокол 3 /дозатор подачи глинозема на чертеже не показан/, гарнисаж 10 выше расплава, шток 11 контактного устройства 12, выполненные жестко на анодном кожухе 2 вместе с цилиндром 13 привода пробойника 8. Контактное устройство 12 соединено электрически с блоком коммутации 14, имеющим блок питания 15 и выход к блоку управления системы АСУТП /не показано/. The device also contains a punch 8 for immersing metered portions of alumina 9 into the electrolyte 4 through a gas collection bell 3 / alumina dispenser is not shown in the drawing /, the skull 10 is above the melt, the rod 11 of the contact device 12 is made rigidly on the anode casing 2 together with the drive cylinder 13 punch 8. The contact device 12 is electrically connected to a switching unit 14 having a power supply 15 and an output to the control unit of the control system / not shown /.

Устройство работает следующим образом. Подбирают опытным путем оптимальное расстояние h /"колокол электролит"/, монтируют устройство таким образом, чтобы при заданных значениях h, высоты H слоя электролита нижний конец пробойника 8 в крайнем нижнем положении находился в заданной B высоте слоя 4 электролита. При этом шток 11 не упирается в гарнисаж 10 или корку 7, и контакты устройства 12 разомкнуты. В процессе электролиза анод 1 расходуется, величина B уменьшается, шток 11 упирается в корку, поднимается вверх и замыкает контактами устройства 12 электрическую цепь блока коммутации 14. Формируется сигнал в блоке управления системы АСУТП на подъем анодного кожуха по заданной программе и вместе с анодным кожухом поднимают все устройство. При этом нижний конец пробойника 8 при срабатывании вновь оказывается в заданной высоте слоя 4 электролита. При срабатывании привода пробойника 3 происходит продавливание корки 7 через предварительно загруженную порцию глинозема 9. Пробойник 8 в этом случае окружен свежезагруженным глиноземом 9. Шток 11 и контактное устройство 12 могут быть расположены жестко на любом наиболее удобном для эксплуатации участке электролизера, например в торцах или углах. Шток 11 может упираться в корку /поскольку корка, как установлено при испытаниях систем АПГ, при длительном неразрушении упрочняется/, гарнисаж или в катодное устройство на любом участке. При этом, естественно, шток 11 снабжают узлом электроизоляции. The device operates as follows. Experimentally select the optimal distance h / "bell electrolyte" /, mount the device so that for given values of h, height H of the electrolyte layer, the lower end of the punch 8 in its lowest position is at the specified height B of the electrolyte layer 4. In this case, the rod 11 does not abut against the skull 10 or the crust 7, and the contacts of the device 12 are open. In the process of electrolysis, the anode 1 is consumed, the value of B decreases, the rod 11 abuts against the crust, rises and closes the contacts of the device 12 to the electrical circuit of the switching unit 14. A signal is generated in the control system of the process control system to raise the anode casing according to a given program and, together with the anode casing, raise the whole device. In this case, the lower end of the punch 8, when triggered, again appears at a predetermined height of the electrolyte layer 4. When the drive of the punch 3 is triggered, the crust 7 is pressed through a preloaded portion of alumina 9. The punch 8 in this case is surrounded by freshly loaded alumina 9. The rod 11 and the contact device 12 can be located rigidly at any most convenient for operation section of the electrolyzer, for example, at the ends or corners . The rod 11 can abut against the crust / since the crust, as established during testing of the APG systems, hardens during prolonged non-destruction /, the skull or in the cathode device in any area. In this case, of course, the rod 11 is provided with an electrical insulation assembly.

Контактное устройство 11, 12 может быть выполнено в одиночном варианте или в множественном, например по торцам анода. В этом случае устройство позволяет реализовать еще одну функцию АСУТП устранение перекоса анодного кожуха относительно поперечной оси в автоматическом режиме, при фиксировании этого нарушения в блоке информации АСУТП. The contact device 11, 12 can be performed in a single version or in multiple, for example at the ends of the anode. In this case, the device allows you to implement another function of the process control system to eliminate the skew of the anode casing relative to the transverse axis in automatic mode, when fixing this violation in the information block of the process control system.

Таким образом, предложенный способ и устройство его реализации позволяют вести процесс подачи глинозема в электролит в наиболее оптимальном режиме совместно с автоматическим подъемом анодного кожуха и устранением его перекоса. Thus, the proposed method and device for its implementation allow the process of feeding alumina to the electrolyte in the most optimal mode, together with the automatic lifting of the anode casing and eliminating its skew.

Пример реализации способа. На промышленном электролизере типа 0-8Б на силу тока 155 кА ведут процесс электролиза и подачу глинозема в электролит с использованием обрабатывающей техники, МНР-2М /электролизер-свидетель, базовый способ/. На другом промышленном электролизере того же типа процесс электролиза ведут в автоматическом режиме питания глиноземом согласно второму прототипу, причем дозированные порции глинозема загружают в проекции пробойников на корку предварительно, перед срабатыванием пробойников и затем после их срабатывания согласно первому прототипу /электролизер-свидетель/. An example implementation of the method. At an industrial electrolyzer of type 0-8B, a process of electrolysis and the supply of alumina to the electrolyte using a processing technique, MPR-2M / witness electrolyzer, basic method / are carried out for a current of 155 kA. On another industrial electrolyzer of the same type, the electrolysis process is carried out in an automatic mode of feeding alumina according to the second prototype, and the dosed portions of alumina are loaded into the projection of the punches on the crust beforehand, before the punches are triggered and then after they are triggered according to the first prototype / electrolyzer-witness /.

На третьем аналогичном электролизере монтируют устройство для реализации предлагаемого способа, как указано на чертеже, с четырьмя пробойниками 8 и дозаторами по продольным сторонам электролизера и ведут электролиз в автоматическом режиме питания глинозема в соответствии с предлагаемым способом /предлагаемый способ/. Величину продавливания корки варьируют в зависимости от высоты слоя H электролита. Также изменяют время между предварительной загрузкой порции глинозема и началом последующего продавливания корки (τ₁), периодичность между полными циклами обработки одной и другой продольных сторон электролизера (τ₂) Электролизер прототип и электролизер с предлагаемым способом подключают к средствам АСУТП типа "ШУЭБМ 4 1 ВМ" с соответствующими программами управления процессом электролиза. Электролизеры с базовым способом управляют посредством аналоговой системы "Алюминий-3А".A device for implementing the proposed method is mounted on a third similar electrolyzer, as indicated in the drawing, with four punches 8 and dispensers along the longitudinal sides of the electrolyzer and electrolysis is carried out in an automatic alumina feeding mode in accordance with the proposed method / the proposed method /. The size of the crushing of the crust varies depending on the height of the electrolyte layer H. The time between the preloading of a portion of alumina and the beginning of the subsequent crushing of the crust (τ ₁ ) is also changed, the periodicity between the complete processing cycles of one and the other of the longitudinal sides of the electrolyzer (τ ₂ ) The prototype electrolyzer and the electrolyzer with the proposed method are connected to the automated process control system of the type ШУЭБМ 4 1 ВМ "with appropriate electrolysis process control programs. Electrolyzers with the basic method are controlled by the analog system "Aluminum-3A".

Исходные данные, а также осредненные результаты сравнительных испытаний базового способа, свидетеля и предлагаемого способа, полученные в течение 6 мес непрерывной работы, представлены в таблице. The initial data, as well as the averaged results of comparative tests of the base method, the witness and the proposed method, obtained during 6 months of continuous operation, are presented in the table.

В ходе испытаний наблюдали процесс протапливания криолито-глиноземной корки на всех трех опытных электролизерах. During the tests, the process of heating the cryolite-alumina crust was observed on all three experimental electrolyzers.

Так, на электролизере с базовым способом рабочий орган МНР /фреза/ погружается в расплав электролита и смачивается им, образуется агломерат электролита с глиноземом. При этом ход фрезы четко фиксирован, и при любых различиях в положении хода слоя электролита имеет одну и ту же величину хода в вертикальном направлении, что и способствует периодическому достижению агломерата границы раздела "электролит металл", образованию осадков. So, on the electrolyzer with the basic method, the working body of the MPR / mill / is immersed in and wetted by the electrolyte melt, an electrolyte agglomerate with alumina is formed. In this case, the cutter stroke is clearly fixed, and with any differences in the position of the stroke of the electrolyte layer, it has the same stroke in the vertical direction, which contributes to the periodic achievement of the agglomerate interface "electrolyte metal", the formation of precipitation.

На электролизере-свидетеле, где реализован способ-прототип, пробойники не достигают границы раздела "электролит металл", однако погружаются и смачиваются электролитом, очевидно за счет того, что порции глинозема, отданные за 120 360 с /2 6 мин/ перед срабатыванием пробойников, прогреваются и также оплескиваются /смачиваются/ электролитом, переходят в состояние корки в проекции пробойников. Кроме этого, по известному способу сложно выдерживать заданную глубину пробойников в электролите, и периодически /особенно после выливки металла/ пробойники не достигают электролита, "повисают" над расплавом. Происходит накопление глинозема на корке и затем передозировка, образование осадков, увеличение объема настылей в проекции пробойников. Длина пробойников уменьшилась на 10,6% за 6 мес эксплуатации. On the witness electrolyzer, where the prototype method is implemented, the punches do not reach the “electrolyte metal” interface, however, they are immersed and wetted by the electrolyte, apparently due to the fact that portions of alumina given for 120 360 s / 2 6 min / before the punches act warm up and also splash / wet / electrolyte, go into a state of crust in the projection of punches. In addition, according to the known method, it is difficult to maintain a predetermined depth of the punches in the electrolyte, and periodically / especially after pouring the metal / the punches do not reach the electrolyte, they "hang" over the melt. Alumina accumulates on the crust and then an overdose, precipitation, an increase in the volume of deposits in the projection of the punches. The length of the punches decreased by 10.6% for 6 months of operation.

На электролизере с предлагаемым способом пробойники не достигают границы раздела "электролит металл", имеют заданную величину погружения в электролит и не "повисают" выше расплава. Порции глинозема стабильно поступают в слой электролита, растворяются в нем и не образуют осадков. Не увеличивается объем настылей. При этом за счет предварительно загруженной порции непосредственно перед срабатыванием пробойников, последние "смачиваются" свеженагруженным глиноземом и не смачиваются электролитом, остаются "сухими", с более низкой температурой. Это повышает надежность и работоспособность способа, снижает растворимость материала пробойников в расплаве; повышается срок их службы. Длина пробойников за 6 мес не изменилась. On the electrolyzer with the proposed method, the punches do not reach the “electrolyte metal” interface, have a predetermined value of immersion in the electrolyte, and do not “hang” above the melt. Portions of alumina stably enter the electrolyte layer, dissolve in it and do not form precipitation. The volume of accretions does not increase. At the same time, due to the pre-loaded portion immediately before the triggering of the punch, the latter are “wetted” with freshly loaded alumina and are not wetted with electrolyte, remain “dry”, with a lower temperature. This increases the reliability and efficiency of the method, reduces the solubility of the material of the punch in the melt; their service life increases. The length of the punches for 6 months has not changed.

Следовательно, дополнительным эффектом от использования предлагаемого способа следует считать уменьшение растворимости вредных примесей в катодном металле и увеличение срока службы пробойников. Therefore, an additional effect from the use of the proposed method should be considered a decrease in the solubility of harmful impurities in the cathode metal and an increase in the service life of the punch.

Как видно из полученных результатов, предлагаемый способ позволяет снизить неравномерность поступления глинозема в электролит за счет подачи глинозема в средние слои электролита, предотвращения агломерирования расплава, большей равномерности во времени и меньших порций подаваемого глинозема. As can be seen from the obtained results, the proposed method allows to reduce the unevenness of the supply of alumina to the electrolyte by feeding alumina into the middle layers of the electrolyte, preventing melt agglomeration, more uniformity in time and smaller portions of the supplied alumina.

Тем самым снижается частота анодных эффектов, средняя температура электролита на 3 10^oC, стабилизируется состояние защитных настылей, предотвращается образование "коржей" на подине, практически исключается образование осадков. В результате все это приводит к возрастанию производительности электролизера /на 27 29 кг алюминия в сутки/, снижению расхода электроэнергии и трудозатрат по подтягиванию осадка, снятию угольной пены и чистке пробойников от агломерата. Снижаются также расход анодной массы на 3 5,5 кг/т А1 и выбросы вредных веществ в атмосферу за счет снижения выхода угольной пены, процента разгерметизации электролизера /электролизер реже открывают/.This reduces the frequency of anode effects, the average temperature of the electrolyte at 3 10 ^o C, stabilizes the condition of the protective cover, prevents the formation of "cakes" on the bottom, the formation of precipitation is practically eliminated. As a result, all this leads to an increase in the productivity of the electrolytic cell / by 27 29 kg of aluminum per day /, a decrease in the energy consumption and labor costs for pulling up the sludge, removing carbon foam and cleaning the sinter from the sinter. The consumption of anode mass is also reduced by 3 5.5 kg / t A1 and the emission of harmful substances into the atmosphere by reducing the output of coal foam, the percentage of depressurization of the electrolyzer / less often open the electrolyzer /.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить технико-экономические и экологические показатели электролиза, снизить себестоимость эксплуатации устройств автоматизации. Способ реализуем с авт. св. СССР N 2038426 C 25 C 3/20. Thus, the proposed method can improve the technical, economic and environmental indicators of electrolysis, reduce the cost of operating automation devices. We implement the method with ed. St. USSR N 2038426 C 25 C 3/20.

Claims (4)

1. Способ электролитического получения алюминия, включающий циклически повторяющуюся обработку электролизера путем предварительной подачи дозированной порции глинозема на криолитоглиноземную корку по продольным сторонам электролизера и периодическое продавливание корки в местах подачи глинозема, отличающийся тем, что продавливание корки производят на величину 0,25 0,75 высоты слоя электролита. 1. The method of electrolytic production of aluminum, including cyclically repeated processing of the electrolyzer by pre-feeding a metered portion of alumina to the cryolite-alumina crust along the longitudinal sides of the electrolyzer and periodically crushing the crust at the alumina feeding sites, characterized in that the crushing is crushed by 0.25 0.75 height electrolyte layer. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что период между загрузкой порции глинозема на корку и началом продавливания составляет не более 60 с. 2. The method according to p. 1, characterized in that the period between loading a portion of alumina onto the crust and the beginning of the forcing is not more than 60 s. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что обработку одной и другой продольных сторон электролизера производят с равными промежутками времени между ними. 3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that the processing of one and the other longitudinal sides of the cell is carried out with equal time intervals between them. 4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что порции глинозема подают на корку в электролит массой 0,2 0,8 кг с периодичностью 30 110 с. 4. The method according to PP. 1 to 3, characterized in that portions of alumina are fed to the crust in an electrolyte weighing 0.2 0.8 kg with a frequency of 30 110 s.

Images