Технология электролиза глинозема

Технологический режим электролиза должен обеспечивать получение металла высокой сортности, минимального расхода глинозема, электроэнергии, криолита, фтористых солей, анодов (анодной массы).
Механизацией, автоматизацией и правильной организацией всех работ должны быть обеспечены высокая производительность труда и низкая себестоимость алюминия. Основную долю издержек производства составляют затраты на глинозем (до 45%), электроэнергию (20—35%) и анодную массу. Для уменьшения потерь глинозем (теоретический расход 1,89 т/т) должен иметь размер частиц более 30—40 мкм, содержать около 30% а-глинозема. Глинозем к ваннам доставляют в самоходных бункерах. Тщательная химическая и механическая очистка газов тоже экономит глинозем, который возвращают с фтористыми солями. Некоторое количество глинозема возвращается с оборотным (флотационным) криолитом В оборот поступает и часть катодной футеровки, извлекаемой во время ремонта.
Напряжение на ванне E и выход по току Bт определяют расход технологической электроэнергии: РЭ = 10в3Е : 0,3354 Bт кВт*ч.
Нормально E должно быть равно 4,0—4,4 В. Это достигается в первую очередь поддержанием заданного состава электролита. Глинозем загружают во время «обработки», т е. обрушения корки электролита (рис. 83, 84). Обработку ведут по графику Г-образно (боковая и торцовая стороны) или диагонально (две половины боковых сторон по диагонали ванны) 8—12 раз в сутки. На ряде предприятий освоена автоматическая загрузка глинозема. Штоковые автоматические питатели Уральского алюминиевого завода подают порцию глинозема через каждые 250—300 с. При недостатке глинозема в электролите 0,5—1,5% возникает анодный эффект или «вспышка». Напряжение на ванне сначала постепенно, а потом резко возрастает до 50—60 В, наблюдается яркое свечение, обильное выделение газов и паров. При этом электролит перегревается, теряются фтористые соли, перерасходуется электроэнергия. Вспышку гасят обрушением корки (равносильно загрузке глинозема) и вмешиванием глинозема деревянной рейкой.
Число вспышек обычно меньше 1 (0,5—0,7) в сутки. Некоторые заводы работают при 0,3 вспышки, на других число вспышек больше.
Перегрев ванны снижает выход по току. Регулировать температуру можно обрушением корки на всем периметре ванны (полная обработка), что вызывает ее охлаждение, или на 1/4 части периметра (для экономии тепла) изменением расстояния между анодом и катодом (МПР). Межполюсное расстояние (МПР) рекомендуется поддерживать в пределах 4,0—5,0 см. При сближении анода и катода выход по току падает. Увеличение МПР вызывает перегрев электролита и повышает расход электроэнергии. МПР регулируют автоматически перемещением анода. Уровень металла способствует отводу тепла.
Примеси в электролите (окислы кремния, ванадия, титана) даже при небольших содержаниях (0,1%) снижают выход по току.
Металл из электролизера предпочтительнее выбирать ежесуточно с помощью вакуум-ковша.
Алюминий разливают в слитки на конвейерных машинах или полунепрерывным способом на вайербарсы. На некоторых заводах при разливке металла получают катанку или фольгу.
Технико-экономические показатели электролиза. Производство алюминия относится к числу энергоемких. Типичный расход электроэнергии со 16000 кВт*ч на 1 т.
Расход материалов на получение 1 т алюминия обычно составляет 1.92—1,94 т глинозема, 20—25 кг криолита, 25—30 кг алюминия фтористого, 520—560 кг анодной массы.
На отечественных заводах получают более 80% металла марок А85 и А8 (99,85—99,8% алюминия).
Металл высокой чистоты из первичного металла получают способом трехслойного рафинирования. Этим путем содержание a алюминия доводят до 99,99%.