Теоретические основы электролиза алюминия
Количество алюминия, выделяющееся при электролизе криолито–глиноземных расплавов, в соответствии с законами Фарадея определяется зависимостью:
m=0,336It / 1000,
где m–количество алюминия, выделяющееся при электролизе, кг;
0,336 (точнее, 0,33577)–электрохимический эквивалент алюминия, г/(А·ч);
I – сила тока, А;
t – время протекания процесса, ч.
Выход по току – коэффициент полезного использования тока; определяется как отношение количества алюминия, выделившегося в процессе электролиза, к количеству алюминия, которое должно было выделиться в соответствии с законами Фарадея.
Обычно выход по току (ηт) выражается в процентах и характеризуется зависимостью
ηт=Р·100 / m,
где Р – количество алюминия, выделившегося в процессе электролиза (производительность электролизера), кг;
m–количество алюминия, которое должно было выделиться в соответствии с законами Фарадея, кг.
Подставив в это выражение значение m, получим
ηт=P·1000·100 / (0,336It).
Отсюда производительность электролизера, кг:
Р=0,336Itηт / (1000·100)
Величина выхода по току зависит от многих переменных факторов. До настоящего времени не удалось разработать достаточно надежного и простого метода непосредственного измерения выхода но току на промышленном электролизере. Чтобы найти выход по току за определенный промежуток времени, необходимо знать количество металла в электролизере на начало и конец исследуемого периода.
Структура ао «Казахстанский электролизный завод» и основные технологические процессы
Серия электролиза на АО «КЭЗ» состоит из 288 электролизеров GP–320 конструкции ГАМИ. В среднем в работе находятся 286 электролизеров, что позволяет в любое время демонтировать из серии два электролизера для ремонта или замены футеровки.
Серия электролиза размещается в двух параллельных корпусах длиной около 1000 м и состоит в общей сложности из 288 электролизеров, соединенных между собой последовательно. На этапе I строительства завода сооружалась только половина нормальной серии, поэтому в каждом корпусе устанавливались по 72 электролизера. Номинальный рабочий ток серии составляет 320–325 кА.
В базовом варианте с рабочим током 320 кА каждый электролизер производит 2396,3 кг в сутки (24 ч). Каждый электролизер перерабатывает 4,63 т глинозема в сутки, для каждой серии электролиза требуется около 667 т глинозема в сутки. Номинальная валовая годовая производительность серии электролиза 250 000 т жидкого металла, который в этом состоянии доставляется в литейное отделение. Общая технологическая схема производства алюминия показан на рисунке 5.
Рисунок 5 – Схема процесса получения алюминия на АО «КЭЗ»
