Причины. Методы предотвращения и устранения

Технологический режим работы электролизёра подбирается таким образом, чтобы тепловой баланс, т.е. равновесие между приходом и расходом тепла устанавливается при нормальной температуре электролизёра (не выше 965º С).

Основные источники прихода тепла:

1) Тепло выделяемое электрическим током;

2) Тепло, выделяемое при сгорании тела анода и анодных газов (С_nH_m, СО).

Расход тепловой энергии в электролизёре:

1) На разложение глинозёма;

2) На нагрев и расплавление вводимых в электролизёр сырья и материалов;

3) Потери в окружающее пространство;

4) Потери с вылитым металлом, с периодически снимаемой пеной и при необходимости со слитым электролитом.

Основная задача персонала корпуса распознать первые признаки расстройства нормального технологического хода и немедленно устранить причину. Вовремя замеченное технологическое нарушение устраняется легко и быстро с наименьшими затратами сырья и электроэнергии, а также физического труда.

Нарушения нормального технологического режима электролизёров приводят к снижению технико-экономических показателей электролиза и увеличению трудовых затрат на обслуживание электролизёров.

Электролизёры с нарушенным технологическим режимом исключаются из общего графика обработки, отключаются от автоматического регулирования и обслуживаются индивидуально под руководством мастера смены или старшего мастера.

К основным нарушениям в работе ванн следует отнести: горячий ход; холодный ход; «зажатие» междуполюсного расстояния; работу ванн в «борт»; науглероживание электролита и образование карбидов; прорыв металла и электролита; нарушение нормальной работы анода. Необходимо знать, что все эти виды нарушений взаимосвязаны, т.к. одно нарушение может порождать другое.

Горячий ход.

Горячий ход – это основное технологическое нарушение, при котором приход тепла в электролизёр больше чем при нормальном процессе электролизёра. Горячий ход характеризуется повышенной температурой электролита больше 965º С.

Причины горячего хода:

1) Высокая сила тока;

2) Заниженное показание вольтметра;

3) Конуса и неровности на подошве анода;

4) Низкий уровень металла и электролита;

5) Попадание анодной массы под анод;

6) Науглероживание электролита, карбидообразование;

7) Изоляции подины осадком, коржами и подовыми настылями;

8) «Зажатие» электролизёра или работа «в борт»;

9) «Негаснущая» вспышка;

10) Срывы в обработке.

Следует отметить, что влияние на тепловой режим оказывает не «абсолютная» величина температуры электролита, а степень перегрева его относительно температуры плавления. Например, если температура начала кристаллизации электролита 930°С, а температура ванны 960°С, то перегрев составит 30°С; если температура электролита 975°С, то перегрев составит 45° или на 50% больше, чем в первом случае, в то время как температура электролиза возрастает всего примерно на 1, 5%. Про­порционально увеличению перегрева возрастают и все отрицательные последствия горячего хода: растворимость металла, науглероживание электролита, потери фтора и др.

На нормально работающем электролизёре темпера­тура электролита 945–965°. Установлено, что с повы­шением температуры электролита на 1°С выход по току снижается на 0, 2-0, 4%, и эта цифра возрастает по ме­ре дальнейшего роста температуры. При температуре электролита 1000°С выход по току достигает не более 50–60%. Если при нормальной работе электролизёров расход криолита на 1 т алюминия составляет 9–14 кг, а фтористого алюминия 15–20 кг, то при средней темпе­ратуре электролита 975–980°С эти значения (расхода) увеличивают­ся вдвое.

Характерные внешние признаки горячего хода ванн: слабая корка электролита или ее полное отсутствие, па­рящий электролит, жёлтый или белый цвет анодных га­зов на выходе из отверстий в корке электролита, отсутст­вие границы раздела между металлом и электролитом при замере уровней; вынутый из ванны ломик «дымит». При наличии местных перегревов отдельные участки анода и электролита перегреты, электролит «плывёт» из-под анода, стрелка вольтметра колеблется, что ука­зывает на усиленное волнение металла в ванне. Как правило, напряжение на такой ванне возрастает, вспыш­ки либо вообще не возникают, либо возникают с опозда­нием, причём «тусклые» или «средние».

Прежде чем приступить к ликвидации горячего хода ванны, следует установить причины, его вызвавшие.

Меры по устранению горячего хода:

«Горячо» работающая ванна обрабатывается в соответствии с указаниями старшего мастера корпуса или мастера смены.

1) Снять с электролита глинозём, вскрыть корку электролита. Снять угольную пену.

2) С помощью скребка проверяется подошва анода, очищается МПР. Проверяется состояние подины. Выявляется и устраняется причина горячего хода.

3) Обрубаются гарниссажи, слабые места запиковывают оборотным электролитом.

4) На образовавшуюся корку даётся небольшая загрузка глинозёма. Электролит охлаждается за счёт переплавки собственной корки, переплавкой твёрдого металла, шлака ЛПЦ. Рабочее напряжение снижается постепенно до нормального.

5) Если причиной «горячего хода» явилось наличие на подине коржей, то для её расчистки необходимо повысить уровень электролита, постепенно снизить уровень металла, уменьшить до минимума загрузку глинозёма, повысить криолитовое отношение электролита. В таком режиме ванна должна проработать 2–3 суток. После разогрева подины необходимо удалить «коржи» и вытащить осадок. После этого привести технологические параметры в норму. Расчищая подину таким образом нужно исходить из индивидуальных особенностей электролизёра и с разрешения старшего мастера.

6) При науглероживании электролита на «горячо» идущем электролизёре производится частичная или полная его замена (во избежание карбидообразования) путём отливки науглероженного и заливки чистого электролита из других ванн.

7) При необходимости увеличивается столб металла наплавкой твёрдого или заливкой жидкого металла. Ванна обрабатывается с малой загрузки глинозёма пока электролизёр не даст нормальную вспышку.

Причины горячего хода, методы обнаружения и устранения.

1) Высокая сила тока:

– Обнаруживается по общему состоянию корпуса: ванны идут тепло, плывут (разъедаются гарниссажи), протыкаются (расходятся) настыли, снижается частота анодных эффектов. Снижается уровень металла.

– Меры по устранению принимаются инженерно-техническим персоналом корпуса, зав. производством. Снижается ток серии.

2) Заниженное показание вольтметра:

– Нарушен контакт между вольтметровой проводкой и ошиновкой электролизёра. Ванна стоит на нормальном напряжении, а на пульт управления (ПУ) приходят заниженные показания, в результате ПУ выкручивает электролизёр до уставочного напряжения. МПР увеличивается, что приводит к увеличению греющего напряжения и выходу ванны на «горячий ход». Обнаруживается проверкой контрольным вольтметром.

– Меры устранения: проверить вольтметровую проводку на ошиновке. Ванну привести к нормальному ходу путём проверки и очистку МПР и снижения МПР до нормы. При необходимости охладить электролит.

3) Конуса и неровности на подошве анода – из-за неравномерного распределения тока в аноде.

– Конус – отставание в сгорании отдельных участков анода (особенно углов) образуется в результате скопления в этом месте под анодом пены, осадка, либо вследствие низкой электропроводности на этом участке (анод не горит). Также возможно проскальзывание отдельной части анода в результате образования в нём вертикальных и горизонтальных трещин. Часто конус возникает в результате протёка ЖАМ через имеющиеся трещины в аноде при перестановке штырей. Чтобы избежать этого нужно после перестановки штырей проверить подошву анода. Обнаруживается конус по местному перегреву анода и электролита, а также на ощупь при помощи скребка. При перестановке штырей штыри в этом месте перегреты, искрят. Показания напряжения на электролизёре с неровностью сильно колеблятся.

– Меры устранения:

а) Ликвидация неровности механическим путём при помощи ломика. Анод поднимается как можно выше (не допуская при этом разрыва серии), неровность сбивается, МПР очищается от кусков анода, пены.

б) Если неровность сбить не удаётся, то её нужно сжечь на повышенном рабочем напряжении. Для этого анод выкручивается так, чтобы конус вышел из зоны металла в зону электролита (определяется по колебанию значений рабочего напряжения). После этого неровность систематически продирают, одновременно охлаждая электролит оборотом, твёрдым металлом, шлаком. Постепенно по мере сгорания конуса рабочее напряжение снижается до нормального.

в) В исключительных случаях, когда долгое время не удаётся привести электролизёр в нормальный режим работы, с разрешения зам. начальника цеха по производству ванна временно отключается, поднимается анод и конус срубается.