Глава XVII. ЭЛЕКТРОЛИЗНЫЙ ЦЕХ
Современный
цех электролиза представляет собой территориально и административно обособленную
хозрасчетную единицу с полным
циклом производства — от приемных складов сырья
до складов товарной продукции, основу которого составляет одна или несколько серии
последовательно соединенных электролизных ванн.
Электролизеры серии расположены
в одном или в нескольких промышленных корпусах. В состав электролизного цеха входят
также литейное отделение и различные вспомогательные службы, обеспечивающие нормальную
эксплуатацию серии электролиза. На
заводах, назначение которых—только производство
алюминия, применяется бесцеховая структура управления. В этом случае понятия “электролизный
цех” и “алюминиевый завод” идентичны.
На комплексных алюминиевых заводах,
производящих, кроме алюминия, другую продукцию, например глинозем, анодную массу
или
обожженные аноды, прокат и прессованные изделия, производство алюминия
выделено в цех электролиза.
На крупных алюминиевых заводах для лучшего управления
процессами производства создано несколько цехов электролиза.
В составе каждого
электролизного цеха имеются здания н сооружения различного назначения. При выборе
их компоновки определяющим является расположение корпусов электролиза—всегда вдоль
направления господствующего в течение года ветра. Это необходимо для создания
наилучшей естественной аэрации на территории вокруг здании электролизного цеха.
На производство
алюминия затрачивается большое количество электрической энергии,
поэтому цехи электролиза строят в непосредственной близости к крупным электростанциям.
§ 77. Серия электролизеров и питание их постоянным током
Объединение электролизных
ванн в серии обусловливается необходимостью обеспечения каждого электролизера
электрическим
током одинаковой силы, что достигается последовательным соединением
их в электрическую цепь. Число электролизеров в серии
определяется максимальным
напряжением выпрямительных агрегатов, преобразующих переменный ток в постоянный,
и средним
напряжением на электролизере, так как при последовательном соединении
суммарное напряжение складывается из разности потенциалов всех источников потребления.
При этом учитывается резерв напряжения для компенсации потерь в шинопроводах преобразовательной
подстанции и компенсации возможных колебании напряжения во внешней электросети.
Кроме того, необходим резерв напряжения для сохранения постоянства силы тока во
время возникновения анодных эффектов, когда напряжение временно возрастает. На
подстанции резерв напряжения рассчитывают с учетом вероятности частоты одновременного
возникновения анодного эффекта на нескольких электролизерах. Чем больше число
электролизеров серии, тем больше вероятность возникновения анодного эффекта одновременно
на нескольких из них. В зависимости от возможностей применяемой выпрямительной
техники, конструктивных особенностей электролизеров и выбранной технологии число
алюминиевых ванн в серии составляет от 70 до 200.
В алюминиевой промышленности
применяются выпрямительные агрегаты напряжением от 400 до 1000 В. В отечественной
промышленности работает выпрямительная техника напряжением 400, 425, 450, 825
и 850 В. На смену сложным мотор-генераторам механического действия с коэффициентом
преобразования до 90%, требовавшим больших эксплуатационных затрат, пришли сначала
ртутные выпрямители с коэффициентом преобразования 94—95%, а с 60-х годов—полупроводниковые
выпрямительные агрегаты.
Основной рабочий элемент в них—кристаллы кремния
или германия, обладающие свойством пропускать ток только в одном направлении.
У лучших конструкций полупроводниковых выпрямителей коэффициент преобразования
достигает 98%. Такие выпрямители компонуют в малогабаритных шкафах. На обслуживание
этих выпрямителей требуются минимальные затраты. Полупроводниковые выпрямители
наиболее надежны в эксплуатации. В настоящее время завершается повсеместная замена
выпрямителей устаревших конструкций полупроводниковыми.
Один современный
выпрямительный агрегат дает до 25 кА постоянного тока. Необходимая сила тока серии
обеспечивается
группой агрегатов, соединенных параллельно в электрическую
цепь.
Группы агрегатов, обеспечивающих постоянным током серию электролизеров,
размещают в специальных для этого помещениях,
называемых преобразовательными
подстанциями н расположенных у торцов корпусов электролиза, во избежание потерь
электроэнергии в шинопроводах и для снижения затрат на их сооружение.
Для
поддержания постоянной силы тока в группе выпрямительных агрегатов, обслуживающих
серию электролиза, всегда имеется
один агрегат в резерве.
В зависимости
от специфики технологического процесса производства алюминия на преобразовательных
подстанциях применяют различные системы регулирования электрических параметров:
силы тока, напряжения и мощности. Наибольший интерес для
ведения технологии
процесса электролиза представляет регулирование его па .постоянную силу тока.
При этом в случае возникновения одновременно на нескольких электролизерах анодного
эффекта резко и значительно возрастает потребляемая серией мощность, что оказывает
отрицательное влияние на работу подстанции и энергосистемы. На практике используют
комбинированные
схемы, которые позволяют до определенной величины возрастания
потребляемой мощности поддерживать постоянство силы тока
ссрнн н автоматически
переходить на регулирование по мощности, когда она достигает заданной величины.
Таким способом удается
обеспечить достаточно равномерное питание серии током.
Для выравнивания силы тока, питающего серии электролиза алюминия,
находят
применение специальные компенсационные системы.
§ 78. Корпус электролиза. Системы газоулавливания и вентиляции
Электролизеры серии располагаются в зависимости от их числа в одном или нескольких корпусах. Внутри корпуса электролизерыможно расположить продольно или поперечно в один, два или
Рис. 129. Схема поперечного разреза корпуса электролиза: 1—электролизер; 2—токоподоюдящая ошиновка; 3 - электромостовой кран
в несколько рядов. Чем больше
рядов электролизеров в корпусе, тем он шире. Размеры корпусов определяются числом
и размерами
располагаемых в нем электролизеров, способами их размещения и
конструктивными решениями, обеспечивающими надлежащие
условия труда.
Наибольшее
распространение получили двухэтажные корпуса с двухрядным продольным расположением
в них электролизеров.
В этих корпусах электролизеры устанавливают на втором
этаже здания (риc. 129). При такой планировке корпуса происходит эффективная естественная
вентиляция рабочей зоны. Воздух, нагретый теплом, излучаемым электролизерами,
поднимается и удаляется из корпуса через аэрационный фонарь. Свежий воздух через
проемы первого этажа и вентиляционные решетки, расположенные вдоль электролизеров,
попадает в рабочую зону. При такой аэрации не только создаются надлежащие условия
труда, но и обеспечивается интенсивный отвод тепла от ошиновки, а также от других
конструктивных элементов ванны, отчего снижается расход электроэнергии и улучшаются
условия работы ванны.
В отечественной практике основные строительные конструкции
выполняют из сборного железобетона или металлоконструкций.
Стеновые ограждения
делают с учетом нагрузок от ветра: обычно их собирают из тонкостенных крупноблочных
нацелен или гофрированного алюминия. На уровне первого этажа ограждающие панели
не устанавливают для свободного доступа воздуха. Естественное освещение осуществляется
через световые проемы в стенах корпуса. В последнее время в световые переплеты
вместо стекла устанавливают синтетическую пленку, так как стекло под действием
фтористых соединений быстро теряет светопроницаемость.
При монтаже корпуса
особое внимание уделяют электроизоляции строительных конструкций, так как разность
потенциалов
между элементами конструкций электролизеров и землей может достигать
более 800 В (в зависимости от напряжения на серии).
Для изоляции все железобетонные
н металлические конструкции на высоту не менее 3,5 м от пола рабочей зоны покрывают
изолирующим материалом. Полы в корпусах выполняют из материалов, обладающих электроизоляционными
свойствами (чаще всего из
асфальта). Стальные вентиляционные решетки, располагаемые
вдоль корпуса, укладывают на электроизоляционные прокладки.
В таких корпусах
электролизеры устанавливают на опоры в виде сборных железобетонных рам, которые
одновременно служат опорами для шинопроводов. Между этими опорами и электролизерами
располагают электроизоляционные прокладки, а шинопроводы монтируют на бетонные
столбики и электроизоляционные прокладки.
Электролизеры в корпусе располагают на таком расстоянии от стен, чтобы механизмы обслуживания электролизеров могли работать беспрепятственно. В современных корпусах это расстояние составляет не менее 4 м. Расстояние между рядами электролизеров, где потоки грузов и обслуживающих машин движутся в обоих направлениях, составляет не менее 7 м. С целью сокращения капитальных вложений между электролизерами оставляют минимальное расстояние. Для прохода обслуживающего персонала и проезда машин по обработке электролизеров в каждом ряду имеется несколько проходов шириной около 1 м и проездов шириной не менее 3 м; в средней части корпуса имеется средний проезд между рядами электролизеров более 12 м. В торцах корпуса на отметке первого этажа оставлены площадки для ремонта оборудования, складирования сырья и различных материалов.
Элементы конструкций
корпусов электролиза выполняют с учетом принятого на заводе способа капитального
ремонта электролизеров. Обычно в корпусах, оборудованных электролизерами большой
мощности, для транспортирования самообжигающихся анодов и катодных устройств служат
большегрузные мостовые краны. Несущие колонны такого корпуса и подкрановые балки
выполняют с учетом грузоподъемности этих кранов. В корпусах, оборудованных электролизерами
с предварительно обожженными анодами многоблочного типа, нашло применение транспортирование
катодного устройства на капитальный ремонт специальными большегрузными платформами
по первому этажу (нижняя выкатка катодных устройств). Анодное устройство такого
электролизера состоит из элементов относительно небольшой массы, для транспортирования
которых не требуются большегрузные краны. При таком конструктивном решении намного
снижается стоимость
здания корпуса, так как значительно облегчаются элементы
его конструкции. Для осуществления некоторых технологических операций и транспортирования
грузов внутри корпуса устанавливают несколько электромостовых кранов.
С
внешней стороны к корпусам пристраивают расходные бункера для глинозема, иногда
и для анодной массы. Пристройки
с расходными бункерами располагают равномерно
по длине корпуса; число их зависит от длины корпуса (рис. 130).
В процессе
электролиза алюминия в рабочее пространство корпусов выделяются различные газы:
фтористый водород, продукты
испарения электролита, оксид углерода, углекислый
газ, серусодержащие газы, летучие составляющие коксования самообжигающнхся анодов.
Кроме того, выделяются пыль и тепло. Для создания необходимых условий труда корпуса
электролиза оборудованы системой газоулавливания и вентиляционной системой рабочего
пространства.
Система газоулавливания предусматривает улавливание большей части выделений на месте их образования—в электролизной ванне. Для этого служат такие составные части электролизера, как укрытия, выполненные в различном конструктивном исполнении, или колокольный газосборник для улавливания и дожигания составляющих газа электролизеров с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом. Любой тип газоулавливающего устройства электролизера соединен с системой вытяжной вентиляции.
Система вытяжной вентиляции состоит из газоходов, назначение которых - удалить от электролизера уловленный газ, вентиляторов, создающих необходимое разрежение в газоходах и газоулавливающих устройствах ванн, а также вентиляционных (дымовых) труб, служащих для рассеивания газов на возможно большую территорию. Обычно высота вентиляционных труб достигает 80-120 м. Газоходы выполнены и виде каналов или трубопроводов, а в современных корпусах газоходы комбинированные. От отдельных электролизеров, объединенных в группы, газы транспортируются по трубам возрастающего диаметра в коллекторы—каналы, прорытые ниже уровня пола.
Газы, попадающие в систему вытяжной вентиляции, как правило, подвергаются очистке. Из-за специфики процесса электролиза ни одна из конструкции газоулавливания на электролизерах не обеспечивает полного улавливания газов и пыли. Так, колокольная система позволяет улавливать до 70 % выделении; полное укрытие электролизера 90—95 %.
Улучшение условии труда в рабочей зоне достигается с помощью систем приточной вентиляции, назначение которой—многократное разбавление и эвакуация из рабочей зоны различных
производственных выделении. Естественная вентиляция рабочего пространства корпусов осуществляется путем подсоса воздуха через специальные проемы в нижней части стенового ограждения и удаления воздуха через аэрационные фонари. Наиболее эффективна естественная вентиляция в корпусах, где электролизеры расположены на втором этаже.
При расположении электролизеров на первом этаже естественной вентиляции рабочего пространства корпуса недостаточно;
В этом случае приходится нагнетать свежий воздух в
рабочую зону высокопроизводительными вентиляторами но специальным
каналам,
расположенным ниже уровня пола, в которых па равном расстоянии друг от друга установлены
вентиляционные решетки.
Вентиляторы располагаются в специальных помещениях
между корпусами.
Преимуществом искусственной вентиляции перед естественной
является возможность регулирования температуры подаваемого
в корпус воздуха.
Для этого в воздухозаборе устанавливают радиаторы, в которые подают нагревающие
или охлаждающие воздух реагенты. На сооружение и эксплуатацию таких систем требуются
значительные затраты, которые прямо зависят от объема подаваемого воздуха.
§ 79. Газоочистка
При производстве алюминия очистке промышленных выделений уделяют первостепенное значение. В выборе типа и конструкции электролизера решающими факторами являются минимальное количество выделяемых при электролизе вредных веществ и возможность улавливания их в максимально концентрированном виде. Отходящие от электролизера газы захватывают частицы порошкообразного сырья, в основном мелкие фракции глинозема.
Назначение газоочистки — отделить вредные составляющие и пыль от основной массы газов.
Применяют
различные системы газоочистки, состоящие из одной, двух и более ступеней. Назначение
и аппаратурное оформление ступеней системы газоочистки различно. Па первой ступени
газовая смесь очищается от механических включений (пыли) и смолистых составляющих,
образующихся в результате коксования пека. Затем от газообразной части отделяются
вредные составляющие. Для улавливания и выделения ценных фтористых соединений
чаще всего применяют содовый раствор, который по мере обогащения фтористыми солями
поступает в специальные отделения и цехи для регенерации фтора. При взаимодействии
соединений фтора с алюминатным раствором фтор переходит
в твердое состояние;
образующееся соединение отвечает но составу формуле криолита Na3AlF6.
Для улавливания пыли и смолистых составляющих применяют электрофильтры специальной конструкции, охлаждающие электроды которых оборудованы гидросмывом. Уловленная в электрофильтрах пыль в виде шламов поступает на дальнейшую переработку для извлечения из нее ценных составляющих. Для улавливания пыли могут быть применены и мультициклоны.
Для очистки газов от фторсодсржащих компонентов применяют различные аппараты мокрой очистки, в которых фтористые соединения переводятся в раствор. Наиболее часто применяют скрубберы н цепные аппараты, работающие по принципу противотока. Раствор в виде распыленной взвеси или пены, постепенно обогащаясь фтористыми соединениями, движется сверху вниз, а газы—снизу вверх, и по мере очистки выбрасываются через вентиляционные трубы.
Системы газоочистки объединяют с системами вытяжной вентиляции н располагают, как правило, между вентиляторами, создающими разрежение в системе вытяжной вентиляции, и вентиляционными трубами. Аппараты газоочистки располагают последовательно на свободном пространстве между корпусами электролиза.
Число
аппаратов для очистки газов или число секций в аппарате, входящих в один блок,
подбирают по производительности с таким
расчетом, чтобы обеспечить постоянную
очистку всего объема поступающих газов. Перед остановкой на чистку или ремонт
одной
секции пли одного аппарата к работе подключают резервные, чем и достигается
непрерывность очистки газов. В отечественной практике наибольшее распространение
получило расположение газоочнстных аппаратов, приведенное на рис. 131.
Системы
газоочистки корпусов, оборудованных непрерывными самообжигающимися анодами с верхним
подводом тока, состоят,
как правило, из трех ступеней. В первой ступени (в
“горелке” газосборного колокола) сгорают уловленные смолистые составляющие коксования
анода и дожигается угарный газ до углекислого.
Во второй ступени (обычно
в электрофильтре) улавливается пыль и несгоревшие в “горелках” остатки продуктов
коксования.
В третьей ступени улавливаются фторсодержащие и серусодержащие
составляющие газа. Для этого широкое распространение получили пенные аппараты
различных конструкций.
Избирательное действие отдельных ступеней газоочистки позволяет повысить общую степень очистки газов и снизить трудовые затраты на обслуживание системы. Например, при очистке газов в одну ступень только н аппаратах “мокрой” очистки эти аппараты быстро забиваются пылью, что резко снижает степень очистки и приводит к частым остановкам для извлечения накопившейся твердой фазы. Эта операция очень трудоемка и практически не поддается механизации.
В последнее время
все большее распространение получают системы так называемой сухой очистки газов.
Принцип действия таких систем основывается на избирательной способности некоторых
твердых реагентов улавливать (адсорбировать) фторсодержащие
составляющие промышленного
газа. Наиболее эффективно применение таких систем для очистки газов, не содержащих
смолистых составляющих. Такие газы улавливают газосборными устройствами электролизеров
с предварительно обожженными анодами.
В качестве улавливающего реагента, как правило, применяют специально приготовленный глинозем с относительно малым содержанием составляющей α и разветвленной поверхностью зерен.
Механические свойства указанного глинозема должны удовлетворять следующим требованиям: удельная поверхность не менее 40 м2/г; угол естественного откоса 30—35°; гранулометрический состав: —160+40 мкм не менее 20%, —40 мкм—не более 5%.
В аппаратурном оформлении такие системы представляют собой рукавные фильтры с большой рабочей поверхностью, на которую перед началом очистки газов наносят слой адсорбента (глинозема). По мере насыщения адсорбента фтористыми соединениями приводятся в действие механизмы встряхивания, и обогащенный фтористыми соединениями адсорбент удаляется. Если в качестве адсорбента применяется глинозем, то он направляется на электролиз. На очищенную рабочую поверхность тканей рукавных фильтров наносят новую порцию глинозема, и процесс очистки возобновляется.
Применение таких систем позволяет
в одну ступень достаточно хорошо (до 95%) очистить промышленные газы, выделяющиеся
в процессе электролиза алюминия, от фторсодержащих составляющих и пыли. О сложности
и масштабах работы системы “сухой”
очистки газов можно судить по тому, что
для нормального ее функционирования при использовании в качестве адсорбирующего
компонента глинозема необходимо вовлекать в процесс очистки не менее одной трети
глинозема, используемого для электролиза.
Перечисленными выше способами
осуществляется очистка достаточно концентрированных газов организованного газоотсоса.
При высоких темпах роста производства алюминия для надежной охраны окружающей
среды в последнее время все чаще
стали применять системы, сводящие до минимума
выделение вредных составляющих промышленных газов в атмосферу через аэрационные
фонари корпусов электролиза алюминия. Такие системы получили название “фонарной”
газоочистки (рис. 132). Принцип
улавливания вредных составляющих газа в системах
такого типа заключается в пропускании всего объема выходящих из корпуса
газов
через газопоглощающий раствор, подаваемый в аэрационный фонарь форсунками специальной
конструкции в виде мелкодисперсной взвеси. Соприкасаясь с частицами раствора фтористые
соединения растворяются в нем. Для увеличения контактной
поверхности и сокращения
брызгоуноса на пути газа устанавливают несколько рядов решеток.
Когда фонарь корпуса используют для улавливания вредных составляющих газа, его выполняют герметичным. Для создания
необходимого разрежения
применяют вентиляторы, которые устанавливают либо на строительных конструкциях
фонаря корпуса
либо в специальных помещениях между корпусами. В первом случае
устанавливают много вентиляторов малых размеров, во втором —высокопроизводительные
вентиляторы больших размеров вес которых не лимитируется прочностью несущих конструкций
здания корпуса. Число таких вентиляторов выбирают на основании их производительности
с учетом обеспечения непрерывного отсоса из корпуса требуемого объема газа.
При установке вентиляторов на здании корпуса вся система по очистке газов располагается около фонаря. При установке вентиляторов между корпусами очистку газов можно организовать как под фонарем корпуса, так и после вентиляторов в специальных гaзоочистных аппаратах с применением различных схем их компоновки. В зимнее время и газоулавливающие растворы таких систем добавляют различные антифризные добавки (препятствующие замерзанию раствора). Насыщенные фтористыми соединениями растворы направляют на регенерацию.
Основным недостатком систем “фонарной” газоочистки, кроме сложности изготовления и больших капитальных и эксплуатационных затрат на сооружение и обслуживание, является ограничение кратности обмена воздуха внутри корпуса, что приводит к ухудшению условий труда. Перспективными для “фонарной” газоочистки могут оказаться сухие способы улавливания газа.
§ 80. Литейное отделение
Литейное отделение
входит в состав электролизного цеха. Жидкий алюминии (алюминий-сырец), и шлепаемый
из электролизеров, а также алюминии высокой чистоты (после электролитического
рафинирования, если такой передел есть в электролизном
цехе) перерабатывают
в товарную продукцию в литейном отделении.
Литейное отделение обычно расположено
в одно-, двух- или многопролетном здании на территории электролизного цеха с таким
расчетом, чтобы транспортные пути жидкого металла из корпусов электролиза в литейное
отделение были минимальными. Размеры литейного отделения зависят от объемов производства
и номенклатуры выпускаемой продукции. На рис. 133 приведен общий
вид литейного
отделения.
Основное оборудование этого отделения—отражательные печи (миксеры)
с газовым или электрическим обогревом. Печи мoгут
быть стационарного или поворотного
типа; обычно для повышения качества продукции устанавливают последовательно две
спаренные отражательные печи, одна из которых (отстойник) предназначается для
приема, отстаивания, усреднения температуры и состава металла, а другая (разливочная)—для
литья из нее различных видов продукции. Система стационарных печей в отличие от
поворотных позволяет осуществить непрерывный процесс литья.
Кроме основных, в литейном отделении устанавливают вспомогательные печи для переплавки отходов или .приготовления различных лигатур. В этом случае, как правило, применяют индукционные печи. Для отливки товарной продукции отделения оснащены литейными машинами.
Номенклатура
товарной продукции литейных отделении из года в год расширяется; основные се виды—алюминий
в чушках массой 15 и 1000 кг, слитки плоские для проката из алюминия и малолегпрованных
сплавов, катанка, цилиндрические слитки, слитки
для проволоки, алюминиевые
шины, рулонная заготовка, силумин и другие виды литейных сплавов. Для повышения
эффективности
использования алюминия в народном хозяйстве номенклатура товарной
продукции электролизных цехов все больше изменяется
в сторону непереплавляемых
в последующем видов продукции При этом применяют высокопроизводительные литейные
машины,
а также используют прогрессивные методы, например совмещение в одном
агрегате непрерывном разливки с последующей прокаткой. При выпуске такой продукции
сокращаются энергетические затраты и исключаются потери алюминия, неизбежные при
повторной переплавке.
Для повышения производительности труда, а главное—для
сокращения трудовых затрат на погрузочно-разгрузочные работы
мелкоформатная
алюминиевая чушка массой 15 кг все чаще вытесняется крупной, масса которой составляет
не менее 1000 кг.
При выпуске мелкоформатной чушки штабеля такой чушки в настоящее время увязывают катанкой или упаковочной лентой в пакеты, чтобы также сократить трудовые затраты на погрузочно-разгрузочные работы.
Качество поступающего в литейное отделение алюминия-сырца должно
удовлетворять требованиям ГОСТ 11069—74 на алюминий
первичный для производства
из него всех видов товарной продукции. В алюминии-сырце содержатся примеси металлические,
неметаллические и газообразные. Любые примеси влияют на основные свойства алюминия;
даже сотые доли процента примесей
заметно изменяют его физико-механические
и литейные свойства, а также снижают коррозионную стойкость.
По содержанию примесей первичный алюминий подразделяется на три категории: алюминий особой чистоты—содержание примeceй не более 0,001 %; алюминий высокой чистоты — содержание примесей в пределах 0,05—0,005%; алюминий технической чистоты—примесей 1,0—0,15%. К табл. 10 приведен химический состав различных марок первичного алюминия, выпускаемого отечественнoй промышленностью.
|
Марка | Al, не менее | Примеси,
не более | Прочие
пpимеси | |||||
Fе |
Si | Сu |
Zn | Ti |
Каждая в отдельности | сумма | ||
Алюминий особой чистоты
| ||||||||
| А999 | 99,999 | 0,001 | ||||||
Алюминий высокой чистоты
| ||||||||
| А995 |
99,995 | 0,0015 |
0,0015 | 0,001 |
0,001 | 0,001 |
0,001 | 0,005 |
| А99 | 99,99 |
0,003 | 0,003 |
0,003 | 0,003 |
0,002 | 0,001 |
0,010 |
| А97 |
99,97 | 0,015 |
0,015 | 0,005 |
0,003 | 0,002 |
0,002 | 0,01 |
| А95 | 99,95 |
0,030 | 0,030 |
0,015 | 0,003 |
0,002 | 0,005 |
0,05 |
Алюминий технической чистоты | ||||||||
| А85 | 99,85 |
0,08 | 0,06 |
0,01 | 0,02 |
0,01 | 0,02 |
0,15 |
| А8 |
99,80 | 0,12 |
0,10 | 0,01 |
0,04 | 0,02 |
0,02 | 0,20 |
| А7 | 99,70 |
0,16 | 0,16 |
0,01 | 0,04 |
0,02 | 0,02 |
0,30 |
| A7Е |
99,70 | 0,20 |
0,08 | 0,01 |
0,04 | 0,01 |
0,02 | 0,30 |
| А6 | 99,60 |
0,25 | 0,20 |
0,01 | 0,06 |
0,03 | 0,03 |
0,40 |
| А5 |
99,50 | 0,30 |
0,30 | 0,02 |
0,06 | 0,03 |
0,03 | 0,50 |
| А5Е | 99,50 |
0,35 | 0,12 |
0,02 | 0,04 |
0,01 | 0,02 |
0,50 |
| А0 |
99,0 | 0,50 |
0,5 | 0,02 |
0,08 | 0,03 |
0,03 | 1,0 |
Источником металлических примесей в алюминии-сырце в период
нормальной работы электролизера служит сырье, поэтому качеству сырья для производства
алюминия придается особое значение. Стандартами на химический состав сырья, идущего
на производство алюминия, предусмотрено такое содержание в нем примесей, чтобы
при нормальной работе электролизеров получался алюминий необходимого качества.
Требования, предъявляемые к различным видам основного сырья и электродных изделии,
изложены в предыдущих главах. Любые нарушения технологического режима работы электролизеров
сказываются на увеличении содержания тех или других примесей в получаемом алюминии.
Например, в период горячего хода электролизеров необходим повышенный расход фтористых
солей, с которыми поступают в ванну
примеси кремния и железа, так как стандартом
лимитируется содержание этих примесей по фтористых солях из расчета небольшого
расхода солей при нормальном режиме эксплуатации электролизеров. Разрушения шахты
ванны, как правило, приводят к росту содержания железа в алюминии за счет растворения
в нем стальных катодных стержней.
К неметаллическим примесям относятся механические включения оксида алюминия, фтористых солей, частичек углерода и других соединении. Количество их незначительно и зависит в основном от качества и методов осуществления операций выливки и переливки металла. Например, при неквалифицированном отборе алюминия из шахты ванны вместе с металлом может попасть в вакуум-ковш расплавленный электролит; при этом в алюминии увеличится содержание неметаллических включении. При переливке алюминия из вакуумковшей в открытые литейные ковши наблюдается окисление металла и выделение оксидов на его поверхности в виде шлака. Плохое удаление шлака также приводит к увеличению неметаллических включении в алюминии. Из газовых включении, содержание которых обычно 0,1-0,3 см2 на 100 г алюминия, на долю водорода приходится более 80 %.
Проблема повышения чистоты алюминия за весь период
развития производства алюминия занимала и продолжает занимать
важное место.
По мере возрастания требовании к качеству алюминия была решена основная задача—снижено
содержание металлических примесей. Эта задача применительно к алюминию технической
чистоты была решена путем совершенствования техники и технологии процесса электролиза.
Для дальнейшего снижения содержания примесей разработаны и внедрены в промышленном
масштабе электролитический метод рафинирования алюминия и метод очистки алюминия
зонной плавкой. Первым методом получается металл высокой чистоты, вторым—особой
чистоты.
Для уменьшения загрязнения алюминия газовыми и твердыми неметаллическими включениями в литейных отделениях электролизных цехов освоены и широко применяются следующие способы рафинирования: хлорирование, применение сифонов для переливки жидкого металла, обработка металла флюсами, отстой в ковшах и печах, фильтрация металла через специальные ткани и сетки.
Сочетание этих методов рафинирования
позволяет достаточно эффективно устранять газовые и неметаллические включения
и получать алюминий, по своим качествам удовлетворяющий требованиям техники сегодняшнего
дня. Выбор метода рафинирования
определяется сложившимися условиями производства
и имеющимся литейным оборудованием.
По мере роста требований, особенно к непереплавляемым видам продукции из алюминия, очевидно, более широкое распространение получат такие специальные методы рафинирования, применяемые в настоящее время в металлургической промышленности, как вакуумирование в печах и непрерывное рафинирование струи металла, в том числе продувка газом через пористые диафрагмы, а также электрофлюсовое рафинирование. Специальными методами рафинирования возможно достичь более высокой степени очистки от газовых и твердых неметаллических включений.
Разливка мелкоформатной чушки производится в изложницы на разливочной машине конвейерного типа, оборудованной устройством для механического клеймения чушек и системой воздушного или водяного охлаждения изложниц. Применяются два способа разливки: непосредственно из литейного ковша и из отражательных печей (миксеров). При разливке первым способом около конвейера устанавливают гидроопрокидыватель для наклона ковша.Для этих целей применяют также электромостовой кран или тельфер. Этим способом разливки пользуются при отсутствии печи или для отливки небольшой партии чушек. При необходимости глуб