9.4. Централизованная раздача и автоматизированное питание ванн глинозёмом

9.4.1. Общие положения

Система централизованной раздачи глинозёма по ваннам (ЦРГ) служит для доставки глинозёма от корпусных силосов в бункеры электролизёров. Из бункеров дозаторы автоматического питания глинозёмом (АПГ) подают глинозём в электролизёры. Пробойники по заданной программе пробивают корку электролита, а дозаторы подают порцию глинозёма.

Использование систем АПГ является одним из направлений снижения затрат труда, автоматизации процесса управления электролизом, а также решения экологических проблем в производстве алюминия, так как применение АПГ способствует герметизации ванн. Кроме того, для современных электролизёров большой мощности с поперечным расположением в корпусах, которые оснащаются стояками ошиновки по продольным сторонам, это единственный способ подачи глинозёма. Использование для этой цели напольной техники невозможно, а загрузка с кранов неприемлема по причине уплотненного графика их работы.

Принцип использования автоматизированного питания глинозёмом строится с учётом диаграммы изменения концентрации глинозёма в электролите (рис. 9.7).

Рис. 9.7.Концентрация глинозёма в электролите в период между загрузками

Участок 1-2 диаграммы соответствует периоду работы ванны от момента загрузки дозы глинозёма до начала уменьшения его в результате потребления в электрохимической реакции. Градиент изменения концентрации глинозёма на этом участке определяется разностью скоростей растворения в электролите и расходом его в процессе электролиза.

На участке 2-3 растворение завершено и происходит только уменьшение концентрации глинозёма до первоначального уровня за счет его расхода при электролизе. Моменты питания ванны глинозёмом обозначены на диаграмме стрелками.

При отклонении концентрации глинозёма от заданного (оптимального) уровня С, равного DС, разовая доза глинозёма, загружаемая в электролизёр, составит А=МDС/100 кг, где М-масса электролита в ванне, кг. Период питания ванны глинозёмом составит Т = А/Р, где Р - скорость потребления глинозёма в электрохимической реакции, кг/мин. Известно, что P = qIh_тJ/60, где q – электрохимический эквивалент алюминия, равный 0,336 кг/кА·ч; I – сила тока, кА; h_т -выход по току, ед.; J - удельный расход глинозёма, кг/кг Al ; 60 – число минут в часе.

Принимая DС = 0,1 % (мас.), что вполне отвечает требованиям технологии, рассчитаем ориентировочные значения А и Т для электролизёра мощностью 300 кА (I=300кА; h_т=0,95; J=1,9кг/кг; М=10 000кг), которые составят соответственно 10 кг и 3,3 мин. Аналогичный расчет для электролизера мощностью 175 кА даёт:

А = 5,8 кг и Т = 3,25 мин.

Как показала промышленная практика, единичная доза глинозёма от одного питателя не должна превышать 1,5- 2,0 кг. В случае превышения этого значения глинозём не успевает полностью раствориться в электролите и выпадает в осадок. Поэтому число дозаторов для электролизёров на 300 и 175 кА составит соответственно 6 и 4 шт. Поскольку значение А зависит от массы электролита, интенсивности циркуляции и др., то при прочих равных условиях рациональное число точечных питателей глинозёма на одной ванне определяется из расчёта 1 шт. на каждые 40-50 кА мощности.

В конкретных случаях подача глинозёма может производиться меньшими дозами, но с повышенной частотой или, наоборот, с максимально допустимыми дозами и небольшой частотой. Опыт работы на мучнистом глинозёме показал, что для компенсации его низкой скорости растворения и предотвращения осадка глинозёма на подине необходимо двукратное снижение разовой дозы, подаваемой через точку АПГ.

С учётом этого разовая доза в одной точке питания для песчаного глинозёма составляет 1,0-2,2 кг, для мучнистого - 0,6-1,0 кг. Следовательно, при использовании мучнистого глинозёма требуется учащенная работа питателей, что не всегда выгодно ввиду увеличения расхода энергии и износа механизмов, а также повышенного уноса глинозёма с пылью. Использование крупнозернистого, хорошо текучего «песчаного» глинозёма с повышенной растворимостью и малым уносом в виде пыли значительно повышает эффективность работы АПГ.