Глава 1 Состав электролита: свойства, требования, характеристики компонентов. Роль добавок в электролит.
1.1 Физико-химические свойства электролитов.
Физико-химические свойства электролитов. При введении каждой добавки снижается температура ликвидуса. Тем самым добавки снижают растворимость глинозема, которая падает с уменьшением температуры расплава.
Плотность электролита желательно снижать по следующим причинам:
предотвращается смешивание металла и электролита;
увеличивается скорость осаждения (седиментации), капель, затрудняется достижение мелких (порядка микронов) капель алюминия подошвы анода с последующим их окислением;
снижается амплитуда волн, возникающих при перемешивании металла электромагнитными силами и силами давления, и, как следствие, увеличивается выход по току.
Снижение плотности с увеличением концентрации A1F3 является одним из оснований перехода к более кислым электролитам [1]. Плотность уменьшается также при увеличении содержания А12О3, фтора и лития. Фториды кальция и магния, напротив, увеличивают плотность электролита, поэтому их содержание ограничивается в расплаве.
Требования, предъявляемые к электролиту [2]:
в расплавленном состоянии электролит должен хорошо растворять в себе глинозем, например щелочные электролиты, растворяют в себе до 15% глинозема, полукислые 3 … 5%, кислые - около 3%. Щелочные электролиты более электропроводны, так как в процессе передачи зарядов принимают участие ионы натрия. Все добавки понижают растворимость глинозема в электролите [1].
температура плавления электролита при растворении глинозема не должна быть намного выше температуры плавления алюминия (6600С).
лотность электролита должна быть меньше, чем у алюминия. Плотность расплавленного металла 2,3 г/см3, а электролита 2,08 … 2,1г/см3. Электролит должен быть достаточно жидкотекучим, что способствует легкому удалению анодных газов, быстрому выравниванию состава электролита по всему объему ванны и жидко текучесть способствует меньшему запутыванию корольков металла.
электролит должен быть достаточно электропроводен, самые большие потери напряжения в электролите (около 1,6 В). Для сравнения потери в металле в 15 тыс. раз меньше.
электролит не должен быть гигроскопичным, не должен содержать большое количество влаги, так как повышается расход фтор солей.
все материалы, поступающие на электролиз должны иметь минимальное содержание примесей металлов, более электроположительных, чем алюминий, которые при электролизе разряжаются на катоде, опережая алюминий на них, дополнительно расходуется электроэнергия и ухудшается.
Характеристики компонентов. Как указывалось, основными составляющими электролитов являются Na3AlF6, AlF3 и Al2O3. Кроме того, в электролит попадают вместе с фтористыми солями или искусственно вносятся фториды кальция, магния, лития и хлорид натрия.
На рисунке 1.1 и 1.2 показано диаграмма плавкости системы NaF – AlF3(Гинзберг и Веферс) и Диаграммы плавкости системы Na3AlF6 – Аl2O3(Гротгейм с сотр.).
Рисунок 1.1 – Диаграмма плавкости системы NaF – AlF3(Гинзберг и Веферс)
Рисунок 1.2 – Диаграммы плавкости системы Na3AlF6 - Аl2O3(Гротгейм с сотр.)
Роль добавок в электролит. Электропроводность чистого алюминия зависит от степени его чистоты, к числу примесей, которые сильно снижают электропроводность алюминия относятся Mn, Cr, Ti и V (тяжелые примеси), для того чтобы перевести их в осадок в электролит дают борную кислоту (H3BO3). Электропроводность алюминия в 15 тыс. раз больше электропроводности электролита.
Холодные добавки. MgF2 – уже не дается. CaF2 – содержится в электролите 4,5 … 6,5%. Основное их назначение – понижение температуры процесса.
Недостатки: повышают плотность электролита, снижают электропроводность, увеличивают вязкость, понижают растворимость глинозема в электролите.
Свойства индивидуальных веществ, входящих в состав электролитов, собраны в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Свойства индивидуальных веществ, входящих в состав электролитов
Компонент tпл,С° tкип, С ?Н°1300к, кДж/моль ?G°1300к, кДж/моль ?Нпл,кДж/моль
NaF 997 1704 632 545 33,35
MgF2 1263 2230 1067 889 58,16
CaF2 1448 2510 1177 1000 29,7
AlF2 возг. 1281 1510* 1154* —
Na3AlF6 1010 — 3446 2572 107
NaCl 800 1465 470 289 28,16
?-Al2O3 2042 2980 1675* 1582* 118
LiF 848 1681 584 497 27,1
Фтористый алюминий. Главное его назначение снижение температуры процесса и снижение растворимости алюминия в электролите.
Достоинства: снижает плотность электролита, кислые электролиты не смачивают угольную пену, выталкивая ее на поверхность [2].
Недостатки: уменьшается растворимость глинозема в электролите, снижается электропроводность, также AlF3 очень дорогой.
Карбонат лития (Li2CO3).
Достоинства:
увеличивается электропроводность (можно увеличивать межполюсное расстояние);
2% LiF в электролите снижает на 50 температуру процесса и на 250 температуру ликвидуса.
Ликвидус – начало кристаллизации компонентов.
Солидус – конец кристаллизации
Выход по току увеличивается при применении литиевых электролитов на 1.5%.
Недостатки:
высокая цена (2500$/т);
литий загрязняет электролит, на сплавах не применяется;
литий снижает растворимость глинозема в электролите.
Анодный эффект. Причины возникновения: либо от холода, либо от голода. Анодный эффект (АЭ) возникает при снижении концентрации глинозема в электролите до 1.5-2% (рабочая концентрация 3-4%), а глинозем является поверхностно активным веществом и помогает электролиту смачивать поверхность анода и способствует выделению газа из-под анода.При снижении концентрации до 1,5 … 2% смачиваемость уменьшается, образуя поверхностную пленку и газ не может оторваться, на нормальном электролизере пленка 0.2мм, а при АЭ она возрастает до 5-6мм, а плотномть тока увеличивается с 0.7А/см2 до 11.7А/см2. Газовая пленка увеличивает сопротивление и напряжение возрастает до 25-40В
Вспышки бывают:
тусклые – 12 В и ниже;
средние – 12 – 25 В;
ясные – 25 В и выше.
Назначение вспышки:
ясная – чтобы контролировать процесс электролиза;
средняя – информация к размышлению;
тусклая – ванна плохо работает, необходимо искать причину.
Положительные стороны АЭ:
на вспышках шлифуется подошва анода до зеркальной;
после вспышки лучше отделяется пена, уменьшается вязкость;
контроль за технологией.
Отрицательные стороны АЭ:
в целом теряется металла на вспышках до 15кг, повышается температура процесса, ванна работает не производительно;
температура под анодом доходит до 10000С и идет испарение электролита;
разложение фтор солей с выделением на аноде C2F6-1%, C2F4-30%;
ухудшается экологическая обстановка, объем газов на вспышках возрастает на 30 … 31%;
идет электролиз натрия, разряжаются ионы натрия, которые внедряясь в поры угольной футеровки уменьшают срок службы подины;
увеличивается скорость сгорания анодов;
расход жердей;
резко возрастает расход электроэнергии;
напрямую сгорает 2 … 3кг металла.
При холодном ходе ванны (не хватает тепла) происходит изменение состава электролита, в настыль уходит NaF и электролит холодной ванны закисает, теряется его уровень, растворимость глинозема в электролите резко снижается и практически он весь идет в осадок.
1.2 Обоснование типа и мощности электролизера
Общее количество мощностей с анодами Содерберга (электролизеры с самообжигающимся анодом с верхним (ВТ) составляет в России около 88%, (см. рисунок 1.3). При этом выход по току на сегодняшний день редко достигает 90%, а удельный расход электроэнергии на 12-15% выше, чем на электролизерах с обожженными анодами (ОА) [5].
Рисунок 1.3 – Распределение технологии обожженных анодов и анодов Содерберга в России и за рубежом
Как показывает мировой опыт и отечественная практика, наибольший эффект достигается при коренной реконструкции серий электролиза, заключающейся в переходе с «технологии Содерберга» на технологию с предварительно обожженными анодами. Вместе с тем, объем инвестиций на модернизацию и развитие производства продолжает оставаться на низком уровне. По этому показателю наша страна отстает от крупных западных алюминиевых компаний в 3-4 раза (так, зарубежные алюминиевые корпорации направляют на эти цели 6-11% выручки от продаж).
Но в последние годы в отечественной алюминиевой промышленности так же расширилось внедрение электролизеров с обожженными анодами. Новые строящиеся корпуса Таджикского (ТадАЗа, в настоящее время ГУП «ТALKO», Саяногорского (ранее САЗа, ныне ОАО «РУСАЛ Саяногорск») алюминиевых заводов оснащались электролизерами с обожженными анодами на силу тока 160кА, 175кА, 255кА. На Уральском алюминиевом заводе снесены два корпуса № 7,8 с электролизерами бокового токоподвода и на их месте построены два новых двухэтажных корпуса №1Н, 2Н, оборудованные электролизерами с обожженными анодами на силу тока 160 кА. Корпус №7 Красноярского алюминиевого завода реконструирован с заменой электролизеров верхнего токоподвода на электролизеры с ОА на силу тока 160 кА. На Иркутском алюминиевом заводе (ИркАЗе, ныне ОАО «РУСАЛ Братск» филиал в г. Шелехов) пущена 5-я серия, оснащенная электролизерами с ОА на силу тока 300 кА.
?
Глава 2 Расчет электролизера с предварительно обожженными анодами на силу тока 350 кА
2.1 Конструктивный и технологический расчет электролизера на 350 кА
2.1.1 Конструктивный расчёт электролизера
Зарубежные алюминиевые заводы в основном оснащены электролизёрами с предварительно обожжёнными анодами (ОА), что позволяет улучшить технологию и достичь высоких технико-экономических показателей процесса электролиза и, самое главное, снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.
2.1.1.1 Анодное устройство
Расчёт размеров анодного устройства. Анодную плотность тока ia принимаем согласно графика [1] и достижений передовых заводов с электролизёрами с ОА равной 0,75 А/см2.
Тогда площадь сечения анода (Sa) рассчитывается по формуле:
S_a=I/i_a =350000/0,75=466666 ?см?^3, (2.1)
где I – сила тока проектируемого электролизёра.
При конструктивном расчёте электролизёра следует ориентироваться на типоразмеры серийно выпускаемых анодов (см. таблицу 2.1).
Таблица 2.1 - Типоразмеры выпускаемых анодов, мм
Размеры A Б В
Длина (L) 550 ± 15 650±15 1450±10
Ширина (b) 550±10 550±10 700±5
Высота (H) 510±15 530±15 600±10
Принимаем обожжённые аноды с размерами в плане 700?1450 мм и высотой 600 мм. Анодные блоки установлены длинной стороной перпендикулярно шахте ванны двумя рядами, расстояние между рядами 160 мм, между анодными блоками - 40 мм.
Количество анодных блоков (n) в анодном массиве определяется по формуле [1,3]:
n_6=S_a/(l*b)=466666/(145*70)=46 шт, (2.2)
где l – длина анодного блока, мм;
b – ширина анодного блока, мм.
Количество анодных блоков принимаем 46 шт.
Общая длина (La) анодного массива определяется из выражения:
L_a=n_6/2*b+40*(n_6/2-1)=46/2*700+40*(46/2-1)=16980 мм (2.3)
Ширина анодного массива (Ва):
B_a=2*l+160=2*1450+160=3060 мм . (2.4)
Анодное устройство состоит из:
- балки - коллектора;
- механизмов подъёма анодов;
- анодной ошиновки;
- обожжённых анодов;
- укрытия электролизёра;
- секций автоматизированного питания глинозёмом (АПГ).
К анодной ошиновке с помощью специальных зажимов прикрепляются 46 обожжённых анодов. Каждый анод состоит из угольного блока, предварительно обожжённого, и токопроводящего анододержателя (анододержатель – алюминиевая штанга и стальной кронштейн с 4-мя ниппелями). Количество ниппелей может быть 3, 4 или 6 (согласно практики эксплуатации электролизеров с ОА). Анододержатель с ниппелями устанавливается в специально высверленные в блоке гнезда и крепится к нему с помощью заливки из чугуна.
Электролизер с ОА оборудуется укрытием сегментного типа. Это укрытие состоит из балки-коллектора, съемных сегментных створок-крышек и торцевых щитов. К нижним кромкам балки-коллектора приварены поперечные балки, на которые сверху опирается настил, образующий газотсосные каналы. К концам поперечных балок шарнирно крепятся наклонные створки из алюминиевого сплава, которые также прикреплены к тягам механизмов подъема укрытия, установленные на горизонтальном настиле. При необходимости наклонное укрытие, состоящее из наклонных створок, поднимается вверх с помощью двух механизмов подъема укрытия и открывается одна продольная сторона электролизера, затем опускается вниз. На электролизере 4 механизма подъема укрытия (на каждое продольное наклонное укрытие по два механизма), состоящие из электродвигателя и редуктора. Кроме того, любая створка укрытия может сниматься вручную.
Сегментный тип укрытия выполнен на основе опыта работы рамно-створчатого в корпусах ГП «ТАЛКО» (ранее «Таджикский алюминиевый завод» (ТадАЗ)) и отличается снижением площади неплотностей, увеличением эффективности газоотсоса. При этом балка-коллектор соединена с магистральным газоходом, расположенным за корпусом электролиза. Для организации переменного газоотсоса имеются шибера.
Для уменьшения неплотностей укрытия необходимо:
- оснащение электролизеров установками АПГ, позволяющими вести обработку с закрытым укрытием и обеспечивающими значительное сокращение количества одновременно открытых ванн в корпусе и, следовательно, меньшему выделению фторсодержащих соединений в корпус электролиза;
- ведение процесса электролиза с жесткой стабилизацией силы тока, концентрацией глинозема в электролите;
- применение автоматизированной системы управления технологическими процессами;
- ведение процесса без технологических нарушений.
Все эти мероприятия позволяют обеспечивать эффективность газоотсоса (по фтору) не ниже 96,59%. Для обеспечения этой эффективности газоотсоса по расчетам, проведенным институтом ВАМИ на основании практики работы зарубежных фирм, ТадАЗа, «РУСАЛ Саяногорск» (ранее «Саяногорский алюминиевый завод (САЗ)), необходимо обеспечить следующие объемы газоотсоса от укрытия электролизера:
- от закрытого электролизера, м3/ч 11050,
- при замене анода и при открытой продольной стороне, м3/ч 16050.
Современные электролизеры для достижения стабильности технологического процесса и снижения выбросов фтористых соединений оснащены системами АПГ.
2.1.1.2 Катодное устройство
Расчёт размеров шахты и катодного устройства. Внутренние размеры шахты ванны определяем с учетом найденных размеров анодного массива и выбранного расстояния от анода до боковой и торцевой стенок бортовой футеровки кожуха. По практическим данным оптимальное расстояние от продольной стороны анода до боковой футеровки (bШ.) составляет 360 мм, и до торцевой футеровки (lШ.) – 350 мм. Тогда внутренняя длина шахты ванны составит [4]:
Lш = La + 2lш = 16980 + 2 · 350 = 17680 мм, (2.5)
а ее внутренняя ширина:
Bш = Ва + 2bш = 3060 + 2 · 360 = 3780 мм. (2.6)
Глубина шахты (Нш) определяется как сумма высоты слоя металла (hм), толщины слоя электролита (hэ) и толщины корки электролита со слоем глинозема на ней (hг).
Согласно практическим данным для ванн большой мощности принимаем: hм = 250 мм, hэ = 250 мм, hг = 100 мм:
Hш = 250 + 250 + 100 = 600 мм.
Основные размеры подины определяются найденными геометрическими размерами шахты ванны и стандартными размерами выпускаемых промышленностью прошивных угольных блоков и блюмсов.
Отечественной промышленностью выпускаются катодные блоки сечением 400х400мм и длиною 600, 800, 1200 и 1600 мм (нормальные), и 400х550 мм и длиною 600, 1400, 2000 и 2200 мм (укрупненные). В проектируемом электролизере используем нестандартные блоки сечением 400х700 и длиной 1400 и 2000 мм с двумя блюмсами в блоке каждый сечением 100х200 мм (см. рисунок 2.1).
Рисунок 2.1 – Блюмс (а) и катодный блок (б)
Подовые секции укладываются в подину обычно с перевязкой центрального шва (см. рисунок 2.2). Швом в подине называют зазор между блоками, заполненный плотно утрамбованной угольной подовой массой. Ширина шва составляет около 40 мм. Периферийные швы (швы между блоками подины и стенками шахты ванны), более широкие – от 50 до 150 - 300 мм [5].
Рисунок 2.2 – Схема укладки подовых блоков на подину электролизера
Число пар блоков определяется по формуле:
n=L_ш/(n_бл+40)=17680/(700+40)=23 пара (2.7)
Плотность тока в стальном блюмсе не должна превышать 0,2 А/см2.
В нашем случае она составит:
n=I/(n*b*h_ст )=350000/(46*100*200*2)=0,19 А/см2. (2.8)
Катодные стержни (блюмсы) изготавливаются из стали (Ст2, Ст3). Раньше их заливали в угольный подовый блок чугуном, а в последнее время используют другие материалы. Так, на ПАО «РУСАЛ Братск» [7], или в г. Шелехов для этих целей применяется МХТД – масса холодная теплопроводная доменная.
Расстояние между катодными блоками и боковой футеровкой шахты (С) определяют следующим образом:
мм. (2.9)
Ширина шва между катодными блоками и торцевой футеровкой составляет:
d=(L_ш-(n_пар*700+(n_пар-1)*40))/2=(17680-(23*700+(23-1)*40))/2=350 мм, (2.10)
где (n-1) – количество межблочных швов.
Размеры катодного кожуха определяются в зависимости от геометрических размеров шахты ванны и толщины слоя футеровочных и теплоизоляционных материалов (рисунок 2.3). Асбестовый лист ?1= 10-15 мм (принимаем 15 мм) [8].
1 - асбестовый лист; 2 - засыпка из шамотной крупки;
3 – футеровка из 4 слоев кирпичей; 4 – слой СБС
Рисунок 2.3 – Схема футеровки подины электролизера (обычная)
Для повышения срока службы электролизера предлагается следующая футеровка катодного устройства (рисунок 1.4) [9].
Для увеличения срока службы электролизера объединяем углеродистую подушку из подовой массы (толщиной 25 мм) и 1 слой вермикулитовой плиты (толщиной 65мм) в один слой сухой барьерной смеси (СБС) ?с = 25+65=90 мм.
В нашем случае формируем бортовую футеровку следующим образом, считая от кожуха:
шамотная крупка (50 мм),
угольные блоки (150 мм),
Карбид-кремниевые плиты, перекрывающие стыки угольных блоков и прикрепленные к блокам специальным клеем (50 мм).
Учитывая, что торцы ванны склонны к переохлаждению, добавляется слой силикат-кальциевого легковеса толщиной 60 мм.
Кожух с днищем представляет собой стальной короб с толщиной стенок 10 мм (?3`), днища – 20 мм (?4`). На практике используются в основном два вида катодных кожухов – контрфорсный и шпангоутный. Наиболее оптимальной показала себя шпангоутная конструкция катодного кожуха с наклонными продольными стенками.
Размеры кожуха составят:
длина:
L = Lш + 2·(50+150+60+50) `=17680+2·(50+150+60+50) = 18320 мм;
ширина:
В = Вш+2 . (50 + 150) + 2·?3` = 3780 + 2 .200 +20 = 4200 мм.
Высота (расчет сверху вниз): H = Hш + 400 (высота угольного подового блока) + ?с + (2?о + 2?т)·65 + ?2`+ ?1 + ?4` = 600 +400 + 90 + 4·65 + 40+15+20 = 1425мм.
Проектные электролизёры работают на новой технологии (применение АПГ и АСУТП), которая позволяет уменьшить количество анодных эффектов до 0,2-0,5 шт. в сутки вместо 1 шт. в сутки. Кроме того, в проекте электролизёры оборудованы автоматическим гашением анодных эффектов перемещением анодного массива. Автоматическое гашение анодных эффектов позволяет сократить длительность анодного эффекта до 1,1 мин (вместо 2 мин). Поэтому принимается частота анодных эффектов 0,15 шт длительностью 1,1 мин.
Основным показателем технологической работы электролизера является выход по току, который определяет степень полезного использования тока [9]. В данном проекте применяются следующие показатели:
- жесткая стабилизация силы тока с применением кремниево–преобразовательной подстанции (КПП) не менее 900 В. Пока желтым оставим – после эл расчета уточним;
- применение автоматизированного питания электролизеров глиноземом точечного типа;
- применение АСУТП «ТРОЛЛЬ» с индивидуальными микропроцессорными устройствами;
- применение «сухой» газоочистки электролизных газов.
Предложенные мероприятия позволяют достичь выхода алюминия по току 95 %. Тогда суточная производительность электролизера составит:
P=I*g_Al*n_m*24*10^(-3)=350000*0,3354*0,95*24*10^(-3)=2676 кг/сут, (2.11)
где I – сила тока серии, А;
gAL – электрохимический эквивалент для алюминия, г/(А•час);
– выход по току, доли единиц;
24 – количество часов в сутках.
В таблице 2.2 приведены конструктивные и технологические параметры электролизёра с обожжёнными анодами на силу тока 350 кА.
Таблица 2.2 - Основные технологические и конструктивные параметры электролизера
Наименование показателей Ед.
изм. Проект
Сила тока А 350000
Выход по току % 95
Суточная производительность электролизера Кг 2676
Размер анодного массива:
- в плане
мм
3060?16980
Анодная плотность тока А/см2 0,75
Количество анодных блоков шт 46
Размер шахты:
- в плане
- глубина шахты
мм
мм
3780?17680
600
Расстояние от анода до:
- продольной стенки шахты
- торцевой стенки шахты
мм
мм
360
350
Количество подовых секций
Блюмсов шт
шт 2.23 = 46
92
Сечение блюмсов мм 100х200
Плотность тока в блюмсах А/мм2 0,19
Тип АПГ точечный
Срок службы электролизера год 5,7
Частота анодных эффектов шт 0,15
Длительность анодного эффекта мин 1,1
2.2 Расчет баланса фтора
Расчёт удельного количества вредных веществ, выделяющихся в корпусах электролиза при эксплуатации электролизёра с обожжёнными анодами, выполнен по [5].
Исходные данные для расчёта:
размер шахты (Вш·Lш) – 3,78?17,68 м2;
срок службы электролизёра – 5,7 года;
производительность электролизёра (Р) – 2,676 т/сут;
количество анодных эффектов (k) – 0,15 шт;
длительность анодных эффектов (?аэ) – 1,1 мин;
содержание фтора:
в криолите на пуск – 54%;
во фтористом алюминии – 61%;
КПД «сухой» газоочистки – 99,5 %.
2.2.1 Удельный расход фтора
Удельный расход фтора состоит из следующих статей:
а) Расход фтора на пропитку угольной футеровки .
По существующим практическим данным расхода фтористых солей и глинозёма на пуск электролизёров после монтажа и капитального ремонта расход фтора на 1 м2 площади шахты ванны составляет 230 кг при пуске.
Тогда удельный расход фтора на пропитку футеровки будет:
P_F^пр=(230*B_ш*L_ш)/(ср.сл.эл.*365*P)=(230*3,78*17,38)/(5,7*365*2,676)=2,71 кг/т, (2.12)
где 365 – число дней в году,
Bш, Lш – площадь шахты электролизера, м;
Р – суточная производительность электролизера, т / сут;
ср.сл. – срок службы электролизера, год.
б) Расход фтора в виде углефторидов при анодных эффектах определяется по следующей формуле:
P_F^y=(0,2*n_аэ*?_аэ)/P=(0,2*0,15*1,1)/2,676=0,01 кг/т, (2.13)
где 0,2 - количество фтора, теряемое в виде углефторидов за 1 мин во время анодного эффекта, кг (по факту САЗа, ТадАЗа).
в) Расход фтора с анодными огарками .
В результате окисления угольных анодов из электролизёра после процесса вынимаются анодные огарки, пропитанные электролитом. Согласно практическим данным действующих заводов с обожжёнными анодами с анодными огарками расходуется 3,6 кг фтора на тонну алюминия-сырца, т.е. = 3,6 кг/т.
г) Расход фтора с газами и пылью .
Согласно практическим данным этот расход составляет 20 – 21 кг. В нашем расчёте принимаем 20,14 кг.
Итого расход фтора без механических потерь составит:
2,71 + 0,01 + 3,6 + 20,14 = 26,46 кг/т.
Это составляет 95,51% от всего расхода фтора (т.к 4,49 % - это механические потери). То есть общий расход составит:
26,46/0,9551 = 27,70 кг/т.
д) Механические потери .
По практическим данным механические потери составляют 4,49% от общего расхода фтора:
27,7 . 0,0449 = 1,24 кг/т.
Итого расход фтора составит:
2,71 + 0,01 + 3,6 + 20,14 + 1,24 = 27,74 кг/т.
2.2.2 Удельный приход фтора
Принимаем общий удельный расход фторсолей в пересчете на фтор равным 20,14 кг.
Удельный приход F складывается из нескольких статей [4]:
а) На пуск электролизёров после кап. ремонта требуется фторсолей .
РкF = ПкF = 2,71 кг/т,
где – расход фтора (в виде криолита) на пропитку угольной футеровки. В пересчёте на криолит: 2,71/0,54= 5,02 кг/т.
б) Приход фтора из «сухой» газоочистки .
С учётом степени улавливания фтора, находящегося в системе «сухой» газоочистки глинозёмом, и эффективности укрытия (см. расчет ниже) приход фтора в процесс электролиза в виде фторированного глинозёма составит:
П_F^го=P_F^nг*Э_F^укр*Э_F^газооч=20,14*0,995*0,9726=19,49 (2.14)
в) Приход фтора на корректировку КО
Корректировку состава электролита осуществляют фтористым алюминием. Тогда составит:
П_F^ко=P_Fобщ-(П_F^n+П_F^го )=27,70-(2,71+19,49)=5,5 кг/м (2.15)
где – общий расход фтора, кг.
В пересчете на фтористый алюминий: 5,5/0,61= 9,02 кг/т.
Итого общий приход фтора составит:
2,71 + 19,49+ 5,5 = 27,70 кг/т.
По расчётным данным составляется баланс фтора (таблица 2.4).
Таблица 2.4 - Баланс фтора
Удельный приход фтора Удельный расход фтора
Статья кг/т % F, во фторсолях В пересчете на F, кг/т % Статья В пересчете на F, кг/т %
Фтористый
алюминий 9,02 61 5,5 19,86 Для пропитки футеровки 2,71 9,78
Фторсоли из сухой газоочистки 19,49 70,36 В виде
углефторидов 0,01 0,03
Фторсоли на пуск электролизера после капремонта
5,02 54 2,71 9,78
Механические потери 1,24 4,48
С анодными огарками 3,6 13
В виде газа и пыли 20,14 72,71
