Интенсификация растворения глинозема в электролитах мощных алюминиевых электролизеров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.02, кандидат технических наук Власов, Александр Анатольевич

• Власов, Александр Анатольевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Власов, Александр Анатольевич

Содержание

Введение

1 Аналитический обзор

Анализ влияния качества глинозема на технико-экономические 1.1 8 показатели мощных электролизеров

^ Растворимость глинозема в электролитах мощных электролизеров

Кинетика растворения глинозема в криолитоглиноземных расплавах

Современные системы доставки сырья на алюминиевом заводе и

1.2 32 их влияние на качество глинозема

Влияние технологии транспортировки на физико-химические свойства глинозема

Влияние технологии хранения на физико-химические свойства 1.2.2 к 35 глинозема

^ Влияние технологии сухой очистки отходящих газов на физико-химические свойства глинозема

Основные принципы поддержания заданной концентрации окси-

1.3 39 да алюминия в электролите

1.3.1 Описание алгоритмов питания АПГ

Выбор и обоснование оптимального варианта направления ис-

1.4 44 следований

Разработка программы экспериментальных и теоретиче-

2 46 ских исследований

2.1 Программа экспериментальных исследований

Обоснование и выбор методики экспериментальных исследова-

2.1

ний

48

2.2 Программа теоретических исследований

2.3 Обработка результатов экспериментальных измерений

Обоснование параметров функционирования мощного

3 электролизера на основе оптимизации показателей про- 63 цесса питания металлургическим глиноземом

3.1 Исследование концентрационных полей мощных электролизеров 68 Исследование влияния гидродинамических процессов в электро-

3.2 лизере на температуру начала кристаллизации криолитоглино- 72 земного расплава

Исследование влияния технологических параметров электролиза

3.3 на скорость растворения глинозема в электролите с повышенной 75 динамикой

Исследование влияния содержания элементарного углерода на

3.4 80 скорость растворения глинозема

Влияние габаритных размеров канала питания электролизера на

3.5 83 скорость растворения глинозема

Обоснование корректировки циклов питания глиноземом

4

с различными физико-химическими свойствами

Анализ изменения физико-химических свойств глинозема в элек-

4.1 91 тролитическом производстве алюминия

Исследование влияния содержания фтора в глиноземе на ско-

4.2 98 рость его растворения

Исследование влияния насыпной плотности глинозема на ско-4-3

рость его растворения

4

4

Анализ причин, снижающих эффективность поступления глиноземной шихты в электролит алюминиевого электролизера Разработка метода оценки потерь глинозема в электролитическом производстве

Разработка инновационных технических решений и обоснование их внедрения

106

119

Разработка программного обеспечения для функционирования 5.2

интегрированных систем АПГ

Технико-экономическое обоснование внедрения инновационных 5.2

решений на примере Богучанского алюминиевого завода

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ АПГ - система автоматической подачи глинозема АПФС - система автоматической подачи фтористых солей АСУТП - автоматизированная система управления технологическим процессом

АЭ - анодный эффект

КО - криолитовое отношение

КПД - коэффициент полезного действия

МГД - магнито- гидродинамика

МПР - межполюсное расстояние

ОА - электролизер с обожженными анодами

ПАУ — полиароматические углеводороды

1ИШ - потери при прокаливании

СА - электролизер с самообжигающимся анодом

ЦРГ - система центральной раздачи глинозема

ВЕТ - площадь удельной поверхности

LOI - адсорбированные газы и влага входящая в состав химических соединений

MOI - физическая адсорбированная и хемисорбированная влага

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интенсификация растворения глинозема в электролитах мощных алюминиевых электролизеров»

ВВЕДЕНИЕ

Современные технологии электролитического восстановления алюминия являются результатом долгого развития и совершенствования процесса Эру-Холла. В настоящее время данный способ является единственным промышленным для получения первичного алюминия в мире.

Некоторые альтернативные процессы имеют потенциальные преимущества перед технологией Эру-Холла относительно затрат энергии, себестоимости и экологии, однако они не находят промышленного применения из-за сложности их практической реализации [1-5].

Обеспечение растущего спроса на металлопродукцию и развитие ресурсосберегающих технологий в производстве алюминия основано на повышении производительности электролизеров с обожженными анодами (OA). В современных условиях рост производительности достигается за счет увеличения амперной нагрузки (более 300 кА) при условии применения следующих технологических решений: использование кислых модифицированных электролитов с поддержанием перегрева (5-И 5) °С, уровня (1.8-22) см, а также концентрации оксида алюминия в пределах (2,0-3,5) % масс.

Передовыми зарубежными фирмами, такими как Chalco (Китай), Alcoa (США), Hydro Aluminum (Норвегия), Alcan-Pechiney (Канада-Франция), Dubai (ОАЭ) [2, 6], и предприятиями отечественной промышленности, входящими в состав OK РУСАЛ, при новом строительстве и модернизации действующего производства используются электролизеры с обожженными анодами мощностью (300-400) кА. При этом достигаются следующие технико-экономические показатели [2, 6-10]: удельный расход электроэнергии (12,1-13,4) кВт/т AI; выход по току (93,5-97,2)%; расход глинозема (1912-1925) кг/т AI; расход углерода (0,51-0,58) кг С/кг AI; выбросы фторидов (0,3-0,6) кг F/кг AI; частота анодных эффектов (0,01-0,3) шт/сут.

Разработка и внедрение алюминиевых автоматизированных электролизеров на повышенную силу тока с использованием энергосберегающей и экологически безопасной технологии входит в перечень важнейших иннова-

ционных научно-исследовательских разработок, рекомендуемых к реализации Минпромторгом России в период до 2020 года.

Одной из наиболее важных задач стабилизации высокоамперного электролиза является поддержание концентрации оксида алюминия в электролите в интервале (2,0^3,5) % масс. Для этого применяются системы автоматического питания глиноземом (АПГ).

Большой вклад в развитие технологии мощного электролиза и повышения эффективности растворения глинозема внесли отечественные ученые и специалисты Федотьев П.П., Беляев А.И., Борисоглебский Ю.В., Байма-ковЮ.В., МашовецВ.П., Качановская И.С, Ветюков М.М., Поляков П.В., Калужский H.A., Крюковский В.А., Сизяков В.М., Зайков Ю.П., Исаева Л.А., а также зарубежные ученые KvandeH., GrotheimH., Oye H., S0rlie M., Welch В., Thonstad J., Tabereaux A., Tarcy G., Wang X. и др.

Проблемы широкого внедрения современных мощных электролизеров на территории России связаны с малым сроком развития подобных технологий. Дефицит собственных высококачественных источников глинозема, частая смена поставщиков сырья, а также нестабильная гидродинамика расплава обуславливают снижение эффективности растворения глинозема. Одновременно с этим возникают сложные вопросы по адаптации систем АПГ к особенностям растворения (физико-химическим свойствам) глинозема (повышается вероятность образования изолирующих подовых осадков и анодных эффектов).

Выявление факторов, способствующих повышению скорости растворения глинозема, позволит снизить длительность периода адаптации системы АПГ и тем самым уменьшить вероятность дестабилизации процесса. Развитие технологии дифференцированного питания, основанной на расположении зон интенсивности растворения глинозема, также является актуальным направлением повышения эффективности электролитического производства алюминия.

1 Аналитический обзор

1.1 Анализ влияния качества глинозема на технико-экономические показатели мощных электролизеров

Глинозем является основным материалом, загружаемым в реакционное пространство электролизной ванны. Содержащиеся в глиноземе примеси оказывают негативное влияние на качество получаемого металла и показатели процесса [12], изменяя состав электролита [13] и отходящих газов [14], снижая выход по току. К ним относятся: Ыа20, Ре203, 8Ю2, У205, СаО, ZnO, Р205, влага, сульфаты и некоторые другие. Содержание ряда примесей в глиноземе для отечественной промышленности регламентируется техническими условиями (таблица 1) [15].

Таблица 1 - Требования по химическому составу к маркам глинозема

Марка Массовая доля примесей, %, не более ППП, %

Ре02 ТЮ2 + У205 + Сг203 + МпО 7лО р205 ш2о+к2о

Г-000 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01 0,3 0,6

Г-00 0,02 0,03 0,01 0,01 0,02 0,4 1Д

Г-0 0,03 0,05 0,02 0,02 0,02 0,5 1,2

Г-1 0,05 0,04 0,02 0,03 0,02 0,4 1,2

Г-2 0,08 0,05 0,02 0,03 0,02 0,5 1,2

Оксиды щелочных металлов (№20, К20,1л20) в большинстве глиноземов присутствуют в количестве, не превышающем 0,5% масс [16]. Вступая во взаимодействие с криолитом и фтористыми солями, они изменяют химический состав электролита по реакциям:

2Ма3АШ6 + 3 Ш20 = 6 ЫаБ + А1203 + 6 ЫаР; (1)

2 АШ3 + 3 Ш20 = 6 ^ + А12Оэ. (2)

При этом электролит обогащается ЫаР, криолитовое отношение увеличивается, что приводит к повышению расхода фторида алюминия. По данным [17] область оптимальных значений Ыа20 находится в диапазоне (0,29-0,35) %.

Оксиды более электроположительных, чем алюминий, металлов (Ре203, вЮ2, У205, ТЮ2, Р205 и др.) разлагаются электролитически, снижая выход по

току и загрязняя катодный металл. По данным [18], увеличение содержания железа в глиноземе точно отражает его увеличение в алюминии-сырце. Кремний и титан восстанавливаются на катоде в меньшей степени, что связано с образованием легколетучих 81Р4 и Т1Б4:

38Ю2 + 4ЫазАШб = 381Р4 + \2NaF + 2А1203; (3)

ЗТЮ2 + 4№зАШб = ЗЛ¥4 + 12Ш¥ + 2А1203. (4)

Присутствие Р205 в электролите увеличивает смачиваемость угольных частиц, что приводит к науглероживанию расплава и его перегреву [19].

Вышеперечисленные примеси снижают выход по току, как в результате восстановления, так и в результате протекания циклических реакций между Р и Р , Ре и Ре [20-22]. По Стертону и Солли [23] частицы, имеющие только одно валентное состояние, могут восстанавливаться на катоде и в электролите. Однако влияние такого механизма не велико, так как концентрация примесей обычно мала.

Вода, попадающая вместе с глиноземом в электролизную ванну, взаимодействует с криолитом по реакции:

2МазА1Р6 + ЗН20 = + А1203 + 6Ш. (5)

Также часть воды подвергается электролитическому разложению, снижая выход по току, а водород, растворяясь в алюминии, ухудшает его качество.

Доля глинозема в заводской себестоимости первичного алюминия по разным данным составляет от 15 до 40 % [24]. На практике расход глинозема обычно составляет (1918-1950) кг/т А1 (таблица 2) [25].

Таблица 2 - Расход глинозема на заводах ОК РУСАЛа.

Предприятие (электролизер) КрАЗ (С8БМ, ОА-160) ИркАЗ (ОА-160) УАЗ (ОА-ЗООМ1) ХАЗ (РА-300) ВАЗ

Расход глинозема, кг/тА1 1940 1935 1921 1921 1920

Проблеме потерь глинозема в электролитическом производстве алюминия посвящено большое количество научно-исследовательских работ. Результаты различных подходов в изучении статей и механизмов потерь [11,

26-28] свидетельствуют о наибольшем вкладе мелкой фракции в пыление в период загрузки и транспортировки глинозема.

Использование современных систем автоматизированного питания и доставки позволяют снизить потери глинозема. Однако их величина до сих пор, даже на самых современных алюминиевых заводах, составляет (1,5^-3,5) % прихода сырья. В связи с этим актуальным является исследование механизмов образования мелкодисперсной глиноземной пыли, особенно при контакте с отходящими электролизными газами.

Требования к качеству глинозема на современных алюминиевых заводах обусловлены запросами потребителей металла и технологическими требованиями заводов. Производство алюминия на мощных электролизерах связано с трудностями поддержания заданных технологических параметров. Различие физико-химических свойств металлургических глиноземов, их изменение в результате транспортировки, хранения и очистки газов приводит к снижению эффективности растворения глиноземной шихты и, как следствие, дестабилизации процесса электролиза [8, 24].

1.1.1 Растворимость глинозема в электролитах мощных электролизеров

На современных мощных электролизерах в качестве растворителя глинозема используются криолитоглиноземные расплавы с КО=2,1-2,4 и суммарным содержанием добавок (СаР2,1У^Р2, Ы¥ и др.) (6^13) % масс (таблица 3) [7, 29].

Таблица 3 - Электролиты, используемые в промышленности

Добавки, % масс. Классические Модифицированные Кислые

А1Рз изб. 3-5 1-7 8-13

СаР2 5-8 3-6 4-7

Мё¥2 - 1-4 1-2

ит - 1-4 -

Основным преимуществом электролита с низким криолитовым отношением является повышение межфазного натяжения на границе металл-электролит и снижение температуры плавления электролита на (1(К20) °С,

что позволяет вести технологический процесс при более низких температурах (940-955) °С [30].

Растворимость оксида алюминия в электролитах уменьшается с повышением в них КО и содержания фторидных добавок. Поэтому внедрение технологии электролиза с использованием кислых электролитов связано с проблемой увеличения вероятности различных технологических нарушений [31].

Строение криолит-глиноземных расплавов

Открытие криолита Ш3А1Р6, как растворителя глинозема, Чарльзом Холлом в 1886 году, позволило осуществить электролитический процесс получения алюминия [32]. Несмотря на то, что структура криолитоглинозем-ных расплавов широко изучена в химии расплавленных солей, применительно к процессу электролитического восстановления алюминия она остается актуальным вопросом исследования [33-35].

Уникальность растворяющей способности криолитовых расплавов к А1203 обусловлена обменом ионами Б" и О2" между анионами АШ63" или АШ4", образуемыми в результате диссоциации криолита [34] и решеткой оксида алюминия [35]. Степень диссоциации А1Р63" по реакции:

АШ63- <-► АШ4" + 2Г, (6)

не превышает (25-30) %, а максимальная активность ионов А1Р63" достигается в чистом криолите [34].

В результате обмена образуется два различных вида оксифторидных комплексов [33]. По данным Гротгейма [36] при концентрациях оксида алюминия менее 5 % масс, доминируют частицы А120Рх(4"х)" (х = 6 или 8), которые могут образовываться по уравнениям:

4 АШ63' + А1203 = 3 А12ОР84-; (7)

4 АШб3- + А1203 = 3 А12ОР62' + 6 Г. (8)

При концентрации глинозема близкой к насыщению предполагается наличие частиц типа А1202Рх(2'х)" (х = 4 или 6), которые могут образовываться по реакциям:

АШб3" + А1203 = 1,5 А1202Р42"; (9)

3 Г + АШб3' + А12Оз = 1,5 А1202Р64\ (10)

Механизм растворения оксида алюминия [30] можно описать протеканием следующих стадий:

1. диссоциация оксида алюминия по реакции:

А12Оэ = 2 АЮ+ + О2"; (11)

2. взаимодействие продуктов реакции с ионом А1Р63" по уравнениям 8,

9, 10;

3. динамическое равновесие оксифторидных ионов:

А12ОР62" + 2 Б" = А12ОР84-, (12)

А12ОР84- = А1202Р42- + 2 АШ63", (13)

А12ОР62" + 4К = А12О¥106-, (14)

А1202Р42" + 2Г = А1202Р64\ (15)

Структура криолитоглиноземных расплавов определяется не только концентрацией А1203, но и КО [13]. В работе [33] представлена термодинамическая модель, позволяющая находить максимальную растворимость оксида алюминия при заданном КО и проводить вычисления для кислых электролитов с погрешностью 8-10"4 %. Однако модель не учитывает влияние на строение расплавов температуры и добавок (М^Р2, СаР2,1лР, ЫаС1).

Физико-химические свойства кислых и модифицированных электролитов

В соответствии с требованиями [9], предъявляемыми к энергетическому балансу мощных алюминиевых электролизеров необходимо поддерживать рабочее напряжение электролизера на уровне не более (4,2-4,35) В. В противном случае возникают следующие технологические нарушения:

- быстрое разрушение футеровки за счет плавления настыли;

- обвал корки и укрывного материала;

- увеличение объема осадка на подине;

- дестабилизация состава электролита, его объема и уровня;

- повышение уровня выбросов.

Применение кислых и модифицированных электролитов позволяет снизить рабочую температуру электролиза. Эмпирическое уравнение для расчета температуры ликвидуса кислых и модифицированных криолитогли-ноземных расплавов в зависимости от состава электролита имеет вид: t л = 1011 + 0,14 [Л^3] - 0,072 [А1Е3]2'5 + 0,0051 -

10 [ЫГ\ + +0,736 [А1Ез]1'3 + 0,063 ([Л^3][^])1Д - 3,19[Са^2] + 0,03[Са^2]2 + +0,27([А№3][Са^])°<7- 12,2 [А1203] + 4,75 [А/203]1,2- (16)

Интенсификация электролиза при использовании кислых и модифицированных электролитов достигается не только за счет снижения температуры ликвидуса электролита, но и его перегрева. Это становится возможным, так как при снижении КО уменьшается плотность и динамическая вязкость электролита [37-45]. Повышенное межфазное натяжение на границе металл-электролит, уменьшенная вероятность разряда ионов способствуют достижению высоких показателей выхода по току [2, 45]. Однако снижение КО приводит к снижению электропроводности электролита [37-45]. Достижение высоких показателей удельного расхода электроэнергии возможно при модификации кислых электролитов галогенидами щелочных металлов [33]. На практике наибольшее распространение получил фторид лития. Однако эффективность использования литиевой добавки остается спорной вследствие увеличения эксплуатационных затрат и загрязнения алюминия-сырца литием [46, 47]. В таблице 4 приведены физико-химические свойства промышленных электролитов различного типа.

Таблица 4 - Физико-химические свойства промышленных электролитов

Свойства Классические Модифицированные Кислые

Температура кристаллизации, °С 965-975 935-955 935-958

Перегрев электролита, °С 12-18 8-15 10-17

Электропроводность, Ом"1-см"1 2,63-2,83 2,30-2,50 2,01-2,16

Плотность, г/см"3 2,11-2,14 2,14-2,16 2,1-2,2

Растворимость глинозема, % масс. 8,3-8,9 6,1-6,7 5,5-7,5

Давление паров электролита, мм.рт.ст. 3,3-3,9 3,3-3,9 4,6-5,2

Все добавки снижают как температуру ликвидуса электролита [33, 38], так и растворимость оксида алюминия. Достижение высоких показателей

процесса за счет использования кислых и модифицированных электролитов возможно при эффективном растворении глинозема, что позволит поддерживать концентрацию А1203 в электролите в узком интервале (2,0-3,5) % масс.

Термодинамика растворения глинозема в криолитоглиноземных расплавах

Концентрация насыщения электролита оксидом алюминия является равновесным физико-химическим свойством [13]. Эта величина практически не связана с качеством глинозема, а определяется составом и температурой электролита. Активность и другие термодинамические характеристики компонентов системы ЫазАШб-АЬОз были исследованы Ветюковым М.М. [35] (рисунок 1).

120 т

5 10 №зА1Рб

15 20 АЬОз, % мол.

25

Рисунок 1 - Термодинамические характеристики А1203 в системе МаАШ6-А1203 при 1000 °С: 1) активность; 2) прямая активность по закону Рауля; 3) парциальная энергия Гиббса; 4) парциальная энтальпия.

Исследование тройных систем Ма3А1Р6-А1Р3-А1203 позволило сделать вывод о том, что повышение концентрации А№3 при неизменном содержании оксида алюминия приводит к повышению его активности.

В работе [48], с помощью термодинамического анализа процессов взаимодействия в криолитоглиноземных расплавах, была проведена оценка влияния концентрации ряда фторидных добавок на растворимость А1203 (по общему содержанию алюминат-иона А102).

Сибакмоен с сотрудниками [49, 50] изучали изменения температуры ликвидуса и растворимость А1203 в широком диапазоне температур и соста-

bob электролитов в системе Na3AlF6-AlF3-CaF2-MgF2-LiF. На основе экспериментальных данных были получены эмпирические уравнения, описывающие зависимость концентрации насыщения по А1203 от температуры и состава электролита:

[А1203]нас. = А (17)

А = 11,9 - 0,062 [AIF3] - 0,003 [AIF3]2 - 0,5 [LiF] - 0,2 (CaF2) -

+ OB)

В = 4,8 — 0,048 [AIF3] -I- —r 2;2lLiF?'s--(19)

где [А1203]нас - концентрация насыщения А1203, % масс; t -температура, °С;

[A1F3], [LiF], [CaF2], [MgF2] - концентрация соответствующих соединений, % масс.

Из анализа уравнений (17-19) видно, что растворимость оксида алюминия в криолитоглиноземных расплавах уменьшается с понижением температуры, КО и увеличением концентрации различных добавок, что полностью согласуется с данными [48].

Эффективная эксплуатация мощных алюминиевых электролизеров в настоящее время невозможна без применения электролитов с большим избытком добавок. В этой связи обеспечение высокой скорости растворения глинозема является важной задачей повышения эффективности процесса [31], так как позволяет предотвратить технологические нарушения, связанные с образованием подовых осадков и анодных эффектов.

1.1.2 Кинетика растворения глинозема в криолитоглиноземных расплавах

Скорость растворения глинозема в криолитоглиноземных расплавах лимитируется химической реакцией вследствие затрудненного внедрения ионов кислорода в структуру расплава. Большой избыток добавок в электро-

лите приводит к быстрому насыщению электролита оксидом алюминия. В результате происходит изменение координационного числа в оксифторидном комплексе А12ОРх(4"х)" с образованием комплексов А1202Рх(2"х)".

Процесс растворения порошкообразного глинозема, загружаемого на поверхность электролита, начинается на границе твердое-жидкость [51]. Поскольку температура глинозема намного ниже, чем температура расплава, то образующийся агломерат покрывается застывшей коркой электролита, которая со временем перегревается и начинает плавиться. После расплавления корки, электролит пропитывает глиноземный агломерат, после чего происходит его дезинтеграция и растворение [52]. Однако процесс образования и растворения агломератов может отличаться в зависимости от условий загрузки глинозема, свойств сырья и технологических параметров процесса электролиза [12].

Работа Келлера [51] посвящена изучению условий, при которых частицы агломерата не проникают в металл, а остаются на границе электролит-металл. В работе [38] изучаются условия образования тонкой корки, которая в дальнейшем либо плавает на поверхности электролита, пока полностью не растворится, либо разламывается в нем на мелкие частицы.

Результаты исследований [12] говорят о том, что на практике в большинстве случаев растворение глинозема в электролите сопровождается образованием агломерата, который тонет в электролите и при определенных условиях может проходить через слой металла и образовывать осадки. Подобные явления приводят к ухудшению энергетических и экологических показателей процесса электролиза.

Влияние скорости растворения глинозема на показатели работы мощных алюминиевых электролизеров

Разработка мощных электролизеров непосредственно связана со стабилизацией границы раздела металл-электролит, что обеспечивает высокие показатели выхода по току. Низкая скорость растворения глинозема приводит к образованию донного осадка [51], в основном, рядом с областью непосредст-

венного питания ванны системами АПГ. Плохо растворяющийся глинозем образует осадки, которые под действием движения расплава намываются, образуя большие скопления криолитоглиноземного осадка на подине электролизера. В результате столкновения потоков металла с массивом осадка образуются зоны турбулентности расплава, понижающие стабильность процесса.

В работе [51] исследовалась проблема влияния глиноземных осадков на степень износа подины электролизера. Было установлено, что абразивный износ подины, обусловленный движением осадков, отсутствует на электролизерах с хорошей магнитной компенсацией. Однако неравномерное распределение тока приводит к образованию повышенного износа мест, не защищенных осадком. Также в данной работе проанализированы типичные составы осадков. Средняя температура кристаллизации жидкого осадка составила 954°С, поэтому отмечается необходимость исключения образования осадков на электролизерах, работающих с использованием низкоплавких электролитов и невысоким перегревом.

Скопление осадков на подине электролизера приводит к повышению падения напряжения в катодном узле. По данным [53] удельное сопротивление глиноземных осадков примерно в два раза выше удельного сопротивления электролита и в 30000 выше, чем у алюминия (рисунок 2). Часть тока в металле течет в стороны над осадком, что приводит к нестабильности расплава.

«о # у

Рисунок 2 - Модель участков сопротивления в шахте ванны

В работе сотрудников Alcoa [54] отмечается положительное влияние поддержания низкой концентрации оксида алюминия в электролите на выход по току, что связано со снижением вероятности образования осадков.

Вторым основным технологическим нарушением на мощных электролизерах, обусловленным пониженной скоростью растворения глинозема, является АЭ, который позиционируется как аварийная ситуация.

АЭ сопутствует резкое увеличение напряжения с 4 до (25-50) В, сопровождаемое нестабильными волнениями расплава. Во время АЭ выделяются тепличные газы CF4 и C2F6, которые имеют большой срок существования в атмосфере [54-60].

В результате АЭ происходит повышение температуры электролита и расхода электроэнергии более чем на 2% [61]. Также АЭ оказывает ускоряющее воздействие на окисление восстановленного алюминия и, следовательно, на снижение выхода по току:

CF4 + С02 + 1,33 А1 = 1,33 A1F3 + 2СО. (20)

Это происходит, в первую очередь, в связи с ростом содержания в анодных газах CF4 и COF2. Повышение температуры производит негативный эффект: увеличение температуры электролита на 10 °С приводит к снижению выхода по току на (1-2) % [36].

Кроме рассмотренных негативных влияний АЭ на экологию и энергетику процесса, существует проблема повышения потерь фторидов. Это происходит в основном за счет выделения перфторуглеродов (ПФУ) и испарения компонентов электролита, в результате изменяется состав и объем электролита.

Решение проблемы парникового эффекта связано со снижением частоты и продолжительности АЭ, и здесь алюминиевая промышленность должна сыграть свою роль.

Механизм возникновения АЭ является предметом огромного числа исследований. Существуют два основных мнения, которые сходятся в том, что возникновение АЭ связано с нарушением контакта между анодом и электро-

литом. Поверхностное натяжение расплава повышается по мере истощения концентрации А1203, тогда как электрокапиллярные эффекты и образование углефторидных соединений могут ухудшать смачиваемость анода электролитом [62, 63].

Системы, предотвращающие возникновение АЭ, основаны на фиксации роста напряжения, которое предшествует резкому скачку - АЭ [64, 65]. При этом для восстановления концентрации оксида алюминия в электролизную ванну загружается избыточное количество глинозема, что способствует не только стабилизации химического состава, но и образованию осадка. Подобное происходит и при ликвидации АЭ, когда необходимо за короткий промежуток времени увеличить концентрацию оксида алюминия в электролите [62, 63].

Исключение АЭ требует равномерного распределения концентрации растворенного оксида алюминия по всему объему электролита. Если концентрация А1203 в каком-нибудь месте будет низкой или анодная плотность тока будет высокой, появляется высокая вероятность возникновения локального АЭ. Это приводит к росту плотности тока на других анодах и вызывает резкий скачок напряжения на ванне.

Полное устранение АЭ может быть достигнуто за счет регистрации роста напряжения на электролизере перед АЭ, а также за счет более тщательного контроля концентрации растворенного оксида алюминия [63]. При этом важным является создание условий максимально быстрого растворения глинозема, которое позволит исключить технологические нарушения при предупреждении и ликвидации АЭ [17, 66].

Влияние технологических факторов на скорость растворения глинозема в криолит-глиноземных расплавах

На скорость растворения глинозема влияют технологические факторы, к которым относятся температура и перегрев электролита, его состав, а также количество и качество загружаемого глинозема, условия его перемешивания [12].

Вэлч [67] отмечает, что изменение технологических параметров может вызвать многократное увеличение скорости растворения. Рассмотрим более подробно влияние различных технологических факторов на скорость растворения глинозема.

Температура электролита

Измерения температуры в зависимости от времени после загрузки глинозема, проведенные в работе [50], указывают на процессы, происходящие внутри агломерата во время его образования и распада.

Тепловые эффекты (температурный отклик), связанные с растворением глинозема, приводят к снижению температуры электролита при загрузке в него глинозема. Величина температурного отклика и его изменение во времени зависят от многих факторов: свойств исходного глинозема, количества загружаемого глинозема; условий загрузки; температуры и состава электролита; мощности перемешивания. Более быстрое растворение глинозема сопровождается значительным температурным откликом и более резким падением температуры [68]. В таблице 5 представлена оценка различных составляющих общего теплового эффекта при загрузке глинозема [69].

Таблица 5 - Количественная оценка тепловых эффектов при загрузке глино-

зема в электролит

Вид теплового эффекта Энергетические затраты, кДж/кг А120з Энергетические затраты, %

Нагрев глинозема 652-825 34-50

Теплота испарения влаги 30-100 2-6

Теплота растворения 789-981 42-58

Теплота фазового перехода А1203 -19-176 -1-11

В хорошо перемешиваемых электролитах растворение глинозема лимитируется химической реакцией. Исследования Качановской [70] и Герлаха [71] по растворению прессованных таблеток глинозема методом вращающегося диска показали, что скорость растворения лимитируется химической реакцией нулевого или первого порядка, при которых скорость растворения не зависит от концентрации, либо ей прямо пропорциональна.

Авторы работы [72] представляют уравнения для скорости растворения нулевого и первого порядка соответственно в виде:

у = к0 -expg.ro]. у = к0 .ехр[^.Г0].[1-^].(С*-С).

(21) (22)

-2 -1

где V - удельная скорость растворения, г-см -мин ,

к0 - константа скорости химической реакции, см-мин ;

и - энергия активации, ккал-моль"1;

Т - температура реакции растворения, К;

Т0 - сравнительная температура для скорости реакции, К;

С*, С - концентрация насыщения и исходная концентрация оксида алюминия

в электролите, г/см3.

Влияние температуры электролита сказывается, прежде всего, на скорости массопереноса вследствие изменения коэффициента диффузии оксида алюминия, скорости конвекции и вязкости электролита. Увеличение температуры приводит к более быстрому расплавлению корочки электролита на поверхности агломератов глинозема (рисунок 3) [50].

к м

3"

о

а §

св

аз я В ч о Н

3,5 3 2,5 2 1,5 1

о у = -0,03 8х + 40,40

Я2 = 0,763

____л __ .......

........ -

у = -42,91п(х) + 85,38 у=-31,11п(х) +69,27

у = -23,81п(х) + 43,98

960 970 980 990 1000 Температура, °С

1010

-1-

0 2 4 6

Концентрация оксида алюминия, % масс. □ 7,5 °С о 15 °С А30°С

а) б)

Рисунок 3 - Зависимость толщины замершей корочки электролита от: а) температуры криолитоглиноземного расплава [50]; б) концентрации и перегрева

электролита [68]

Увеличение перегрева на (5-45) °С повышает скорость растворения глинозема в 3 раза [69].

Температура глинозема. В работе Ролсета и сотрудников [73] показано существенное увеличение скорости растворения при предварительном нагревании глинозема (рисунок 4).

12

& -

р Cd

S s

о. и

4) СО

I И

<u К

у = -0,009х + 10,38

........ R2 = 0,984

-- -i-

О

600

200 400

Время растворения, мин.

Рисунок 4 - Зависимость скорости растворения глинозема от его температуры

Благоприятный эффект предварительного нагрева глинозема на скорость его растворения, обусловлен увеличением величины диспергирования частиц и уменьшением локального переохлаждения электролита.

Перемешивание электролита. По данным [50, 73] перемешивание электролита существенно увеличивает скорость растворения глинозема (рисунок 5).

2,2

О

у = 0,190х2 - 0,830х + 1,976 R2 = 0,923

0 12 3

Мощность перемешивания, Вт/кг электролита

Рисунок 5 - Зависимость толщины глиноземной корочки от мощности перемешивания электролита [50]

Интенсифицирующие действие повышения мощности перемешивания электролита на скорость растворения глинозема обусловлено двумя основными причинами:

4

- увеличение конвекции (уменьшение теплового и диффузионного пограничных слоев у поверхности криолитоглиноземного агломерата);

- повышение уровня диспергирования глинозема.

Количество загружаемого глинозема

С увеличением количества загружаемого глинозема увеличивается время его растворения (рисунок 6) [73], так как при этом требуется большее количества тепла для нагрева и растворения. Чем меньше масса дозируемого глинозема, тем меньше термические эффекты. В этом случае агломераты покрываются более тонким слоем застывшего электролита.

7

и

0 8 ,

^ 6

К

1 5 5

3

0,25 0,35 0,45 0,55

Масса глинозема на единицу площади поверхности электролита, г/см2

Рисунок 6 - Зависимость времени полного растворения навески глинозема от

ее массы

Состав электролита

Изменение состава электролита приводит к изменению его температуры ликвидуса и перегрева. В то же время количественные данные о влиянии КО и температуры на скорость растворения глинозема противоречивы. Например Герлах [71], не нашел изменения скорости растворения при снижении КО. Кашел [68] пишет об увеличении скорости растворения с ростом КО и перегрева электролита. Маеда [74] приводит данные об увеличении скорости растворения с уменьшением КО при постоянной температуре и при увеличении перегрева только до определенных пределов.

В работе [75] представлены результаты экспериментальных исследований скорости растворения глинозема в электролитах при изменении КО (рисунок 7).

100 т

; у(2 5)= 1,257х2 - 19,06х + 95,92 ■I Я2 = 0,999

у(2 2) = 2,269х2 - 26,57х + 89,45 Я2 = 0,994

0 2 4 6 8

Концентрация оксида алюминия, % масс о КО = 2,2 ОКО = 2,5

Рисунок 7 - Зависимость скорости растворения глинозема от концентрации

Влияние состава электролита на скорость растворения глинозема аналогично влиянию на растворимость: увеличение содержания добавок и избытка фторида алюминия в электролите приводит к снижению, как растворимости, так и скорости растворения глинозема.

В работе [30] определялась скорость растворения глинозема в электролитах с КО 1,5-2,1. Установлено, что при снижении КО на каждые 0,15 единиц скорость растворения уменьшается в 1,4 раза. Со снижением КО данная зависимость только увеличивается, что связано с уменьшением содержания ионов А1Р6", повышающих растворяющую способность электролита. По данным [68] уменьшение КО с 2,4 до 2,16 увеличивает время растворения глинозема в 2 раза.

При переходе на кислые и модифицированные электролиты необходимо учитывать снижение скорости растворения глинозема. В этом случае необходимо глубже понимать влияние технологических параметров электролиза, физико-химических свойств глинозема на скорость его растворения и совершенствовать технологию его загрузки.

Влияние физико-химических свойств глинозема на скорость его растворения в криолит-глиноземных расплавах

Алюминиевые заводы в России используют в качестве сырья глиноземы различных поставщиков, которые могут значительно различаться по своим свойствам. Изменение качества глинозема приводит к отклонениям тех-

оксида алюминия в электролите с различным КО

нологических параметров электролиза [76]. Рассмотрим влияние основных физико-химических свойств глинозема на скорость его растворения.

Фазовый состав

Влияние содержания а- А1203 на скорость растворения глинозема широко исследовано [49, 51, 77, 78]. Так как а- А1203 является наиболее стабильной формой металлургического глинозема, он растворяется медленнее, чем все остальные фазы оксида алюминия. В работе [79] было проведено сравнение скоростей растворения а- А1203 и у-А1203 (рисунок 8).

у = -0,93 7х2 + 10,20х - 8,435

2 2,2 2,4 2,6 2,8 Криолитовое отношение О у- А1203 Па-А1203

Рисунок 8 - Сравнение скорости растворения а- А1203 и у- А1203 при 1030 °С

и изменении криолитового отношения

По данным Герлаха [71, 79] скорость растворения глинозема увеличивается в следующем ряду: а—»8—> 0 у —> р - А1203 (рисунок 9).

о -з а <3 н

8 ° « й о Е о ее к ¡и з ч я <5 <5

е

о ев а.

4 -■

2 -

О

♦ альфа-оксид алюмминия ■дельта-оксида алюминия А тета-оксид алюминия х гамма-оксид алюминия ж бета-оксид алюминия

О

8

2 4 6

Время растворения, мин

Рисунок 9 - Скорость растворения различных модификаций оксида алюминия

Энтальпия эндотермического процесса растворения а-А1203 выше, чем у- А1203. На рисунке 10 представлены величины растворения при различной концентрации оксида алюминия в электролите.

Однако низкое содержание а-А1203 приводит к высокому пылению и увеличению площади удельной поверхности [80, 81], что ставит под сомнение влияние других свойств (ВЕТ и LOI) на скорость растворения глинозема.

300

200

у = 3,039х2 - 36,27х + 248,2 R2 = 0,974

К л

Заключение диссертации по теме «Металлургия черных, цветных и редких металлов», Власов, Александр Анатольевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате подготовки данной диссертационной работы научно обоснованы и разработаны технические решения для повышения эффективности растворения глинозема в электролитах мощных алюминиевых электролизеров, которые заключаются в следующих основных выводах:

1. определены функциональные зависимости влияния технологических факторов процесса электролиза на скорость растворения глинозема в криоли-тоглиноземном расплаве: а) получены эмпирические зависимости, связывающие температуру ликвидуса электролита (КО 2,28, СаР2 - 5,5%, - 1,5%, А1203 - 2%), скорость его движения и содержание в нем фторидов кальция, магния, лития; б) установлена взаимосвязь между скоростями погружения и растворения глинозема различной массы в электролите в интервале температур (940-960) °С; в) определены зависимости скорости погружения и растворения глинозема в электролите от содержания в нем углерода (при содержании углерода более 1% происходит резкое уменьшение скорости растворения, поэтому на промышленных электролизерах рекомендуется устанавливать системы локального сжигания угольной пены в местах загрузки глинозема);

2. установлено влияние изменения физико-химических свойств глинозема на скорость его растворения в криолитоглиноземных расплавах: а) определено влияние содержания фтора и насыпной плотности глинозема на кинетику его растворения в стационарных и динамических условиях; б) предложен способ вибрационного воздействия для интенсификации истечения глинозема из бункера АПГ;

3. разработано программное обеспечение процесса автоматического питания глиноземом алюминиевых электролизеров для реализации технологии дискретного питания;

4. разработанные новые технические решения и рекомендации приняты к использованию ОК РУСАЛ и ООО «Бош Рексрот» (акт внедрения интегрированных систем автоматического питания глиноземом № 538 от 26.12.2011 в «Бош Рексрот»; акт внедрения результатов научно-исследовательской работы в Инженерно-технологическом центре ОК РУС АЛ).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Власов, Александр Анатольевич, 2012 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

1. Глушкевич М.А. Совершенствование существующих и разработка новых решений при проектировании алюминиевого производства [Текст] / М.А. Глушкевич, А.Б. Поддубняк, A.A. Кузаков // Цветные металлы, 2009. №2. С. 37-41.

2. Tabereaux A. Aluminum industry upgrade set in motion by new wave of high amperage prebakes [Текст] / A. Tabereaux // Light Metals, 2007. С 28-30.

3. Сизяков B.M. Состояние и перспективы развития производства алюминия / В.М. Сизяков, В.Ю. Бажин, A.A. Власов // Металлург, 2010. № 8. С. 2-6.

4. Поляков П.В. Электролиз загущенных суспензий глинозема как способ совершенствования процесса Эру-Холла. Часть I. Эволюция технологии электролитического способа получения алюминия [Текст] / П.В. Поляков, В.А. Блинов, А. Л. Войнич // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, 2008. С 135-154.

5. Власов A.A. Современные технологии сверхмощного электролиза алюминия / A.A. Власов, В.М. Сизяков, В.Ю. Бажин, С.Ю. Полежаев // Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности. СПб, 2010. С. 356-357.

6. Marks J. Global Anode Effect Performance: 2010 PFC Emissions Reduction Objective Met. [Текст] / J.Marks // Light Metals, 2009. C. 251.

7. Власов A.A. Повышение экономической эффективности производства первичного алюминия за счет снижения частоты анодных эффектов / A.A. Власов, В.М. Сизяков, В.Ю. Бажин // Трансферт технологий: от идеи к прибыли. Днепропетровск, 2010. С. 12-13.

8. Welch В.J. Технические вопросы обеспечения высокой производительности алюминиевых электролизеров [Текст] // Алюминий Сибири - 2004, 2004. С. 11-23.

9. Крюковский В.А. Разработка научных основ проектирования электролизеров большой мощности [Текст]: автореф. дисс. док. тех. наук.: 42 с.

10. Крюков В.В. Комплексный подход к решению проблемы оптимизации и интенсификации технологии электролитического получения алюминия [Текст] / В.В. Крюков, А.К. Ногай, В.В. Миклушевский // Цветные металлы, 2005. № 8. С. 68-70.

11. Lindsay S.J. SGA Requirements in coming years [Текст] // Light metal, 2005. P 117-123.

12. Исаева JI.А. Глинозем в производстве алюминия электролизом [Текст] / JI.A. Исаева, П.В. Поляков - К.: ОАО «БАЗ», 2000 г. 199 с.

13. Галевский Г.В. Экология и утилизация отходов в производстве алюминия [Тескт]: учебное пособие для вузов / Г.В. Галевский, Н.М. Кулагин, М.Я. Минцис // Новосибирск: Наука, 1997. 159 с.

14. OsenK.S. The behavior of moisture in cryolite melts [Текст] / K.S. Osen, С. Rosenkilde, A. Solheim, E. Skybakmoen // Light Metalls, 2009. P. 395-400.

15. ГОСТ 30558-98. Глинозем металлургический. Технические условия [Текст]. - Взамен ГОСТ 6912.1-93; введ. 2000-07-01. - Минск: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации; М: ИПК Издательство стандартов, 2001. 7с.

16. Шморгуленко Н.С. Сравнительная характеристика зарубежных и отечественных глиноземов [Текст] / Н.С. Шморгуленко, Г.Н. Гопиенком // Сборник научных трудов ВАМИ, 1978. С. 70-78.

17. Бузунов В.Ю. Качество и структура поставок глинозема на алюминиевые заводы РУСАЛ [Текст] / В.Ю. Бузунов, Т.Д. Печерская, A.C. Таянчин // Сборник докладов первого международного конгресса «Цветные металлы Сибири», 2009. С. 248-254.

18. Richards N.E. Alumina in smelting [Текст] / N.E. Richards / The 12-th International course on process metallurgy of aluminium. - Trondheim, 1993.

19. Сираев Н.С. [Текст]. Цветные металлы, 1986. С. 37-41.

20. Szeker С. [Текст]. Actatechnika acad. Sci. Hung, 1954. C. 19

21. Gerlach J. Metall [Текст] / J. Gerlach, L. Deininger, 1979. C. 131.

22. Grotheim K. Aluminium Electrolysis, Fundamentals Hall-Heroult process. 2-nd Ed. [Текст] / К. Grotheim, С. Krohn, M. Maliovsky - Aluminium Verlag. Dusseldorf, 1982.

23. Sterten A. Electrochem [Текст] / A. Sterten, P.A. Solly, E. Sybakmoen,

1997.

24. Sizyakov V.M. Status and prospects for growth of the aluminium industry [Текст] / Y.M. Sizyakov, V.Yu. Bazhin, A.A. Vlasov // Metallurgist, 2010. Vol. 54, Issue 7. P. 409-414.

25. БажинВ.Ю. Расход глинозема на алюминиевых заводах России [Текст] / В.Ю. Бажин, В.М. Сизяков, А.А. Власов // Современные технологии освоения минеральных ресурсов. Красноярск, 2010. С. 97-105.

26. МетляеваО.В. Изучение возможности снижения потерь при электролитическом получении алюминия [Текст] / О.В. Метляева, JI.E. Сафарова // Сборник трудов ВАМИ, 2001. С. 303 - 306.

27. Кондратьев В.В. О потерях глинозема при производстве алюминия на электролизерах с верхним токоподводом [Электронный ресурс] /В.В. Кондратьев, Э.П. Ржечицкий // Алюминий Сибири -2005. Красноярск, 2005.

28. Исаева JI.A. Пыление и текучесть глинозема с различными физико-химическими свойствами [Текст] / JI.A. Исаева, А.Б. Браславский, П.В. Поляков // Известия вузов. Цветная металлургия, 2008. №6. С. 20-26.

29. Калужский Д.А. Влияние криолитового отношения электролита на работу мощных алюминиевых электролизеров [Текст] / Д.А. Калужский -Записки горного института, 2004. С. 151-153.

30. ВасюнинаН.В. Растворимость и скорость растворения глинозема в кислых криолитоглиноземных расплавах [Текст] / Н.В. Васюнина, И.П. Васюнина, Ю.Г. Михалев, А.М. Виноградов // Известия вузов. Цветная металлургия - 2009. - № 4 - с. 24-28.

31. Технико-экономический вестник РУСАЛА [Текст] // Красноярск, 2006. № 17. С. 75-80.

32. ВасюнинаИ.П. Электролиты в алюминиевой промышленности [Текст]: справочное пособие / И.П. Васюнина, П.В. Поляков // Красноярск, 2001. С. 61.

33. Лукин М.Н. Термодинамическая модель строения криолитоглино-земных расплавов [Текст] / М.Н. Лукин // Известия вузов. Цветная металлургия, 2002. №1. С. 8-12.

34. Vassiliev S. In situ raman experimental study of ionic species in cryolite melts of various composition [Текст] / S. Vassiliev, V. Laurinavichute, Z. Kuzminova / Light Metalls, 2010. P. 559-561.

35. ВетюковМ.М. Электрометаллургия алюминия и магния [Текст] / М.М. Ветюков, A.M. Цыплаков, С.Н. Школьников. М.: Металлургия, 1987. С. 320.

36. GrotheimK. Introduction to aluminium electrolysis [Текст] / К. Grotheim, H. Kvande - Aluminium-Verlag. Dysseldorf, 1993. P. 61-87.

37. БажинВ.Ю. Синергетика промышленного электролиза [Текст] / В.Ю. Бажин, A.A. Власов // Расплавы, 2010. № 6. С. 57-61.

38. Балашова, З.Н. Влияние состава электролита на некоторые технико-экономические показатели процесса электролиза [Текст] / З.Н.Балашова, Л.С. Баранова, А.Г. Скрипник, В.В. Вертинский, В.М. Максимова // Сборник трудов ВАМИ. Л., 1989. С.28-34.

39. Михалев, Ю.Г. Криолитовое отношение, свойства электролита и показатели электролиза [Текст] / Ю.Г. Михалев // Технико-экономический вестник, 1999. № 12. С.3-7.

40 БажинВ.Ю. Влияние состава электролита на потери фторидов в различных температурных условиях [Текст] / В.Ю. Бажин, А.А.Власов, Д.Д. Шарипов, Р.Ю. Фещенко // Расплавы, 2011. №1. С. 73-76.

41. Антонов А.Н. Некоторые физико-химические свойства криолит-глиноземных расплавов с пониженным криолитовым отношением [Текст] /

A.Н.Антонов, О.Н. Дроняева, Н.А.Качалова, В.А.Крюковский, Г.Т.Смирнова // Сборник трудов ВАМИ. Л., 1989. С.34-40.

42. Mann V.K. Cryolite ratio and bath temperature stabilization problem in aluminum reduction cell [Текст] / V.K.Mann, V.V. Yrkov, P.V. Polyakov, Y.Y. Buzunov //LightMetals, 1988. P. 371-377.

43. МаннВ.Х. Исследование зависимости между криолитовым отношением и температурой электролита в алюминиевом электролизере [Текст] /

B.Х. Манн, В.В. Юрков, Т.С. Пискажова // Цветные металлы, 2000. №4. С .95-101.

44. Поляков П.В. Экономическая эффективность литиевых электролитов с учетом очистки алюминия от лития и других примесей [Текст] / П.В. Поляков, Ю.Н. Попов, М. Adkins // Алюминий Сибири - 2003. Красноярск, 2003. С. 55-68.

45. Фриц С. Фторид лития как добавка к электролиту - экономически выгодная очистка алюминия от лития [Текст] // Алюминий Сибири - 2003. Красноярск, 2003. С. 69-75.

46. Федотова Г.В. Влияние некоторых фторидных добавок на растворимость глинозема в криолит-глиноземных расплавах [Текст] / Г.В. Федотова, Г.Н. Кудряшова, С.М. Баранец // Сборник трудов ВАМИ. СПб, 1986. С. 78-81.

47. SkybakmoemE. Phase diagram data in the system Na3AlF6-Li3AlF6-Al203.Part II : Alumina solubility [Текст] / E. Skybakmoem, A. Solheim, A. Sterten//-Light Metals, 1990. P. 317-323.

48 42. Solheim A. Liquidus temperature and alumina solubility in the system Na3-AlF6-AlF3-LiF-CaF2-MgF2 [Текст] / A. Solheim, S. Rolseth, E. Skybakmoem, L. Stoen // Light Metals, 1995. P. 451-460.

49. WangX. Alumina Dissolution in Aluminum Smelting Electrolyte [Текст] / X. Wang // Light Metals, 2009. P. 383-389.

50. Walker D.I. [Текст] // Pros. Int. Symp. on advances in production and fabrication of light metals and matrix composites - Edmonton, Albers, Canada, 1992. P. 328.

51. Keller, R. Alumina dissolution and sludge formation revised [Текст] // Light Metals, 2005. P. 147-150.

52. Слученков O.B. Взаимовлияние поля скоростей катодного металла и осадка электролизеров на силу тока 300 кА. Граница раздела металл-электролит [Текст] / О.В. Слученков, П.В. Поляков, С.И. Ахметов, А.Г. Архипов // Алюминий Сибири -2008. Красноярск, 2008. С. 182-192.

53. Geay Р. Sludge in operating aluminium smelting cells [Текст] / PierreYves Geay, B.J. Welch, P. Homsi // Light Metals, 2001. P. 541-547.

54. Tarcy G.P. Current efficiency in prebake and Soderberg cells [Текст] / G.P. Tarcy, K. Torklep // Light Metals, 2005. P. 319-325.

55. Власов A.A. Контроль выхода по току на современных алюминиевых электролизерах / A.A. Власов, В.Ю. Бажин, М.В. Молин // Энергетика в глобальном мире. Красноярск, 2010. С. 129-130.

56. Haverkamp R.G. Eliminating anode effects [Текст] // Light Metals, 1999. P 285-288.

57. Бажин В.Ю. Управление анодным эффектом на алюминиевом электролизере / В.Ю. Бажин, A.A. Власов, A.B. Лупенков // Металлург, 2011. №5. С. 32-39.

58. MetsonJ.B. The anode effect revisited [Текст] / J.B. Metson, R.G. Haverkamp, M.M. Hyland // Light Metals, 2002. P. 239-244.

59. Dando N.R. Root causes of variability impacting short term in-plant PFC measurements [Текст] / Neal R. Dando, Xu Weizong // Light Metals, 2006. P. 189-194.

60. Chase R. PFC emissions performance for the global primary aluminium industry [Текст] / R. Chase, R. Gibson, J. Marks // Light Metals, 2005. P. 279 -282.

61. Martchek К. J. Measuring, reporting and verifying greenhouse gas emission from aluminum reduction operations [Текст] // Light Metals, 2003. P. 227231.

62. Haupin W. Aiming for zero anode effects [Текст] / W. Haupin, EJ. Seger // Light Metals, 2001. P. 329 - 335.

63. Mohammed A.H. Initiatiatives to reduce anode effect frequency at DUBAL [Текст] / A.H. Mohammed, M.M. Al-Jallaf, A. Kumar // Light Metalls, 2009. P. 259-262.

64 Бажин В.Ю. Управление сверхмощным алюминиевым электролизером при помощи интеллектуальных систем АПГ / В.Ю. Бажин,

A.B. Лупенков, A.A. Власов // Цветные металлы - 2010. Красноярск: ООО «Версо», 2010 г. С. 523-529.

65. GrotheimK. Aluminium smelter technokogy [Текст] / К. Grotheim,

B.J. Welch - Aluminium-Verlag, Dusseldorf, 1988. 231 p.

66. Власов A.A. Технологические особенности растворения глинозема в электролитах мощных алюминиевых электролизеров / A.A. Власов, В.М. Сизяков, В.Ю. Бажин, Р.Ю. Фещенко, Д.Д. Шарипов // Цветные металлы - 2011. Красноярск: ООО «Версо», 2011 г. С. 159-167.

67.0ygard A. A parameter study of the formation of C-F gases during anode effect in aluminium reduction cells [Текст] / A. Oygard, T.A. Halvorsen, J. Thonstad / Light Metals, 1995. p. 279-287.

68. Welch D.I. Aluminas in aluminium smelting [Текст] // 10-th Int. course on process metallurgy of aluminium. Trondheim, 1991. p. 3-29.

69. Kushel G.I. Further studies of alumina dissolution under conditions simi-liar to cell operation [Текст] / G.I. Kushel, В J. Welch // Light Metals, 1991. P. 299-305.

70. Wai-Poi N. [Текст] // Light metals, 1994. P. 219-225.

71. Качановская И. С. [Текст] // Цветные металлы, 1971. №10. 40 е..

72. Gerlah J. [Текст] // Light Metals, 1974. P. 49-61. 73 Asbjornsen O.A. // Light Metals, 1977. P. 137-152

74. RolsethS. Laboratory Study of Alumina Dissolution in Hall-Heroult Baths [Электронный ресурс] / S. Rolseth, R. Hovland, O. Kobbeltvedt // To be presented at The VII Aluminium Symposium. Banska Bystrica, Slovakia, 1993.

75. MaedaH. Measurement of dissolution rate f alumina in cryolite melt [Текст] / H. Maeda, S. Matsui // Light Metals, 1985. P. 763-777.

76. Михалев Ю.Г. Влияние криолитового отношения, перегрева и добавок фторида калия на скорость растворения глинозёма [Текст] / Ю.Г. Михалев, А.Б. Браславский, JI.A. Исаева // Алюминий Сибири - 2005. Красноярск, 2005. С. 113-118.

77. Качановская И.С. Производство алюминия [Текст] / И.С. Качановская, Ю.А. Матвеев, В.М. Осовик, Н.С. Сираев // Сборник трудов ВАМИ. СПб, 1971. № 74. С. 27-32.

78. Jain R.K. A study of the relationship between the properties of alumina its interaction with aluminium smelting electrolytes [Текст] / R.K. Jain, M.P. Taylor, S.B. Tricklebank, B.J. Welch // Pros. 1-st Int. Symp. on molten Salt hem. and Tech. Kyoto, 1983. P. 59-64.

79. Gerlach J. [Текст] // Light Metals, 1985. P. 301-313.

80. Kuschel G.I. [Текст] // Proceed. 2nd International Alumina Quality Workshop, Perth, Western Australia, 1989. P. 58-69.

81. Johnston T.J. [Текст] // JOM, 1983. №11. P. 48-52.

82. Bertaud Y. [Текст] / Light Metals, 1984. P. 667-686.

83. Bagshaw A.N. [Текст] // Light Metals, 1986. P. 35-39.

84. Haverkamp R.G. [Текст] // Light Metals, 1994. P. 365-370.

85. Wong J.F. Factors influencing hydrogen fluoride adsorption on alumina [Текст] / J.F. Wong, P.J. Wainwright, M.S. Brungs // Light Metals, 1989. C. 113118.

86. Richards N.E. Alumina in smelting [Текст] // The 12-th international course on process metallurgy of aluminium, 1993. P. 37-41.

87. Компанией, М.Ф. Пути совершенствования технологии производства на предприятиях алюминиевой промышленности [Текст] / М.Ф. Компаниец, З.Ф. Лухманов-М.: Цветметинформация, 1970. 85 с.

88. Лайнер А.И. Производство глинозема [Текст] / А.И. Лайнер, Н.И. Еремин, Ю.А. Лайнер, И.З. Певзнер. М.: Металлургия, 1978. 254 с.

89. Clerin P. Aluminium particle breakage in attrition [Текст] // P. Clerin, V. Laurent // Light Metals, 2001. P. 41-47.

90. Barillon E. [Текст] ERKZMETALL, 1978. P. 519-523.

91. Oye H.A. Materials Used in Aluminium Smelting // Light Metalls, 2000. P. 3-16

92. Роднов O.O. Метод оценки влияния качества глинозема на технологическое состояние электролизера [Текст] / О.О. Роднов, В.Н. Дамов, Т.Д. Печерская // Алюминий Сибири - 2008. Красноярск, 2008. С. 169-173.

93. Bohner Н.О. // KAN-NAK SA, 2007.

94. Богданов Ю.В. Промышленные испытания электролизеров с обожженными анодами при повышении силы тока сЗООкАдоЗЗОкА [Текст] / Ю.В. Богданов, Б.И. Зельберг, А.В. Книжник // Цветные металлы, 2009. № 2. С. 47-50.

95. Евсеев И.В. Определение эффективности работы алюминиевых электролизеров при использовании укрупненного глинозема марки Г-ООК [Текст] / И.В. Евсеев, В.А. Ершов, И.С. Сираев // Цветные металлы, 2006. - № 12.-с. 51-54.

96. Концур Е.П. Системы АПГ В производстве алюминия и транспорт глинозема от силосов до электролизеров [Электронный ресурс] // Алюминий Сибири - 2006. Красноярск, 2006.

97. Skirde S. New concepts for bulk materials plants for the aluminium producing industry: from raw materials receiving to electrolysis cells [Текст] // Light Metals, 2010. P. 305-309.

98. Глазырин Д.В. Хранение и транспортирование глинозема на ОАО «САЗ» [Текст] / Д.В. Глазырин, В.А. Варлыгин, Г.М. Омаров // Алюминий Сибири - 2003. Красноярск, 2003. С. 48-52.

99. Концур Е.П. Опыт применения аэрожелобов конструкции компании «Токе Софт» для транспортирования и раздачи глинозема [Текст] / Е.П. Концур, A.M. Горлов // Алюминий Сибири - 2003. Красноярск, 2003. С. 94-96.

100. ТепикинС.В. Разработка системы централизованной раздачи глинозема для производства алюминия [Электронный ресурс] / С.В. Тепикин, В.В. Веселков // Алюминий Сибири - 2006. Красноярск, 2006.

101. Karlsen М. New aerated distribution (ADS) and anti segregation (ASS) system for alumina [Текст] / M. Karlsen // Light Metals, 2002. P. 311-318.

102. Ose S. Alfeed, a new alumina feeding system to aluminium pots [Текст] / S. Ose, A. Sorhuus, O. Bjarno // Light Metals, 2010. P. 311-314.

103. Куликов Б.П. Технические аспекты экологической безопасности алюминиевого производства на современном этапе [Электронный ресурс] // Алюминий Сибири-2004. Красноярск, 2004.

104. БуркатВ.С. Разработка и эксплуатация высокоэффективных установок сухой очистки газов на алюминиевых заводах [Текст] /B.C. Буркат, В.И. Смола, А.Г. Истомин // Сборник трудов ВАМИ. СПб, 2001. С. 290-302.

105. Iffert М. Reduction of HF emissions from the trimet aluminium smelter (optimizing scrubber operations snd its impact on process operations) [Текст] / M. Iffert, M. Kuenkel, M. Skyllas-Kazacos // Light Metalls, 2006. P. 195-203.

106. УэддеГ. Контроль выбросов в алюминиевой промышленности [Текст] / Алюминий Сибири - 2003. Красноярск, 2003. С. 8-22.

107. DandoN.R. Adsorption entrainment of fluoride in smelting grade alumina: surface chemical speciation and adsorption mechanism [Текст] // Light Metals, 2005. P. 133-141.

108. Vlasov A.A. The modern systems of automatic alumina feeding for aluminium production [Текст] / A.A. Vlasov, V.M. Sizyakov, V.Yu. Bazhin // Scientific Reports of Resource Issues. Vol. 3. Germani, 2010. P. 331-332.

109. HovlandR. On the alumina dissolution in cryolitic melts [Текст] / R. Hovland, S. Rolseth, A. Solheim // On Light Metals, 1993. P. 3-17.

110. Власов A.A. Интегрированные системы АПГ для повышения эффективности электролитического производства алюминия / A.A. Власов, В.Ю. Бажин // Перспективы развития технологии переработки углеводородных, растительных и минеральных ресурсов. Иркутск, 2011. С.54-55.

111. Патент РФ №2010134131. Устройство для отбора проб / В.Ю. Бажин, В.М. Сизяков, В.Н. Бричкин, Власов A.A., С.Ю. Полежаев. Опубл. 27.09.2011. Бюл. изобр.

112. Reverdy M. Principles of Aluminium Elektrolysis. [Текст] // Int. Course on Process Metallurgy of Aluminium. Trondheim, 1996.

113. Справочник по расплавленным солям: пер. с англ. Т. 1. Л.: Химия, 1971. С. 168.

114. ХМ 0109-5-27-91 Электролит алюминиевых электролизеров. Метод определения окиси алюминия [Текст].

115. Виноградов A.M. Взаимодействие обожженного анода и электролита при получении алюминия. Автореф. дис. канд. тех. наук. Иркутск, 2010. 21 с.

116. ГОСТ 27798-93. Глинозем. Отбор и подготовка проб - Alumina Sampling and samples preporation. - Издан 24.10.1994 с изм. 23.06.2009; Взамен ГОСТ 27798-88; Введ. 1995.01.01.

117. ГОСТ 27799-93. Глинозем. Метод определения влаги. Введ. 1995.01.01.

118. ГОСТ 27800-93. Глинозем. Метод определения потери массы при прокаливании. Введ. 1995.01.01.

119. ГОСТ 27801-93. Глинозем. Метод определения насыпной плотности. Введ. 1995.01.01.

120. ГОСТ 27802-93. Глинозем. Метод определения угла естественного откоса. Взамен ГОСТ 27802-88. Введ. 1995.01.01.

121. Елисеева И.И. Эконометрика. М.: Проспект. 2011. 288 с.

122.. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. Пер. Деденко Л.Г. М.: Мир, 1985. 272 с.

123. Зайдель А.Н. Погрешности измерений физических величин [Текст] //Л.: Наука, 1985.

124. Власов А.А. Стабилизация состава электролита в высокоамперном алюминиевом электролизере [Текст] / А.А. Власов, В.М. Сизяков, В.Ю. Бажин, Д.Д. Шарипов, Р.Ю. Фещенко // Цветная металлургия, 2011. №5. С.14-19.

125. Калужский Д.А. Влияние криолитового отношения электролита на работу мощных алюминиевых электролизеров [Текст] // Записки горного института, 2004. С. 151-153.

126. Skagestad S. Future Aluminium plant at Byneset. Project Report [Текст] /Stine Skagestad, Zhaohui Wang, Gaute Loken Heiko Gaertner, Kyrre Sundseth // NTNU, 2006. 74 p.

127. Виноградов A.M. Поведение углерода и карбида алюминия в электролитах промышленных ванн [Текст] / A.M. Виноградов, П.В. Поляков, Ю.Г.Михалев, И.П. Васюнина, Н.В. Васюнина / Цветные металлы, 2010. Красноярск: ООО «Версо», 2010. С. 515-522.

128. Moxnes В.Р. The «Liquidus enigma» revisited [Текст] / B.P. Moxnes, A. Solheim, Т. Store, В.Е. Aga, L. Stoen / Light metal, 2006. P 285-291.

129. Сполдинг Д.Б. Конвективный массоперенос [Текст] / М. Энергия. 1965 г. 384 с.

130. Welch В.J. Combining industrial engineering with fundamentals to improve operating and control practices for cells with increased operating amperage // Цветные металлы - 2010. Красноярск: ООО «Версо», 2010. С. 467-476.

131. Галевский Г.В. Металлургия алюминия. Технология, электроснабжение, автоматизация: учебное пособие для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. / Г.В. Галевский, Н.М.Кулагин, М.Я. Минцис, Г. А. Сиразутдинов. М.: Флинта: Наука, 2008. 529 с.

132. Foosnas Т. Анодное пенообразование в электролизерах Эру-Холла [Текст] / Т. Foosnas, Т. Naterstad, М. Bruheim, К. Grjotheim // Light metal, 1986. Р153-162.

133. Власов А.А. Снижение частоты анодных эффектов на Красноярском алюминиевом заводе [Текст] / А.А. Власов, В.М. Сизяков, Д.А. Серегин, М.В. Молин, Р.Н. Идиятулин // Металлург, 2011. №8. С. 77-81.

134. ChrenkovaM. Dissolution of carbon and A14C3 in cryolite [Текст] / M. Chrenkova, V. Danek, A. Silny, M. Koniar, M. Stas // Eleventh International Aluminium Symposium. Trondheim, Norway, 2001. P. 271-279.

135. БажинВ.Ю. Ресурсосберегающие технологии высокоамперного электролиза алюминия [Текст] / В.Ю. Бажин, В.М. Сизяков // Цветные металлы - 2011. Красноярск: ООО «Версо», 2011 г. С. 193-202.

136. Marianne J. ACD measurement and theory [Текст] / J. Marianne, K. Kjell, N. Tarjei, B.P. Tor // Light Metals 2009. p 455 - 459.

137. Сизяков В.М. Химико-структурные изменения глиноземов в электролитическом производстве алюминия [Текст] / В.М. Сизяков, А.А. Власов, В.Ю. Бажин, В.В. Гембицкий, И.М. Гембицкая // Цветные металлы - 2010. Красноярск: ООО «Версо», 2010 г. С. 430-437.

138. Thonstad J. Aluminium Electrolysis. Fundamentals of the Hall-Heroult process [Текст] //Aluminium-Verlag, Dusseldorf, 2001. 324 p.

139. Dando N. Impact of thermal pretreatment on alumina dissolutionn rate and HF evolution [Текст] / N. Dando, X. Wang, J. Sorensen, W. Xu // Light Metals, 2010. P. 541-546.

140. Hyland M.M. Surface studies of hydrogen fluoride adsorption on alumina [Текст] / M.M. Hyland, J.B. Metson, R.G. Haverkamp, B.J. Welch // Light Metals, 1989. P. 113-118.

141. Классен П.В. Основы техники гранулирования [Текст] / П.В. Классен, И.Г. Гришаев // 1982. 272 с.

142. КозьминГ.Д.. Освоение и эксплуатация автоматической подачи глинозема в электролизеры [Текст] / Г.Д. Козьмин, В.Т. Бикмурзин. // Сборник трудов ВАМИ. СПб, 2001. С. 98-108.

143. Сизяков В.М. Причины образования глиноземной пыли в электролитическом производстве алюминия / В.М. Сизяков, A.A. Власов, В.Ю. Бажин, В.В. Гембицкий // ТЕХГОРМЕТ-2010. СПб, 2010. С. 67-68.

144. Welch B.J. Combining industrial engineering with fundamentals to improve operating and control practices for cells with increased operating amperage [Текст] / В J. Welch, A. Alzaroni // Цветные металлы - 2010, Красноярск: ООО «Версо», 2010. С. 467-476.

145. Сизяков В.М. Исследование механизмов взаимодействия глиноземной пыли с фторидами в электролитическом производстве алюминия [Текст] / В.М. Сизяков, A.A. Власов, Н.В. Грачев, В.Ю. Бажин, В.В. Гембицкий // Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов. Москва, 2010. С. 65-67.

146. Официальный интернет сайт OK РУСАЛ www.rusal.ru. [Электронный ресурс].

147. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2011615779. Программа управления алюминиевым электролизером по граничным значениям технологических параметров / П.А. Петров, И.Н. Белоглазов, В.Ю. Бажин, A.B. Лупенков, A.A. Власов. Опубл. 22.07.2011. Бюл. изобр.

148. Патент РФ 2011116273/10. Способ контроля технологических параметров / Бажин В.Ю., Власов A.A., Лупенков A.B., Фещенко Р.Ю. Опубл. 25.04.2011. Бюл. изобр.

РУСАЛ