CC BY
29
крана), в нижней части которого находится фланец для крепления дозатора;
- дозатора с фланцами, присоединяющегося с нижней частью бункера и верхней частью течки, снаружи на дозаторе приварены ограничители для ручки дозатора;
- течки с фланцем и приваренной ручкой, служащей для направления анодчиком висящего на гаке крана бункера;
- съёмной ручки дозатора.
Техническая характеристика бункера для дозированной загрузки подштыревой массы:
1. Длина бункера - 1200мм;
2. Ширина бункера - 600мм;
3. Высота бункера - 3327мм;
4. Ёмкость бункера - 0,3 м3;
5. Ёмкость дозатора - 0,0094 м3;
6. Масса пустого бункера - 170 кг.
Бункер подвешивается на гак штыревого крана, производящего перестановку штырей. После извлечения штыря бункер подводится к лунке, нижняя конусная часть течки бункера совмещается с лункой, анодчик поворачивает ручку дозатора и доза подштыревой массы заполняет лунку. Анодчик переводит ручку дозатора в ис-
ходное положение и дозатор бункера наполняется новой порцией подштыревой массы.
По результатам опытно-промышленных испытаний на конструкцию бункера были получены положительные отзывы, а также был сделан ряд конструктивных замечаний, которые были учтены, и после незначительной доработки конструкции такими бункерами были оснащены электролизные корпуса ВгАЗа.
Конструкция бункера была защищена патентом Российской Федерации [5] в 2004 году.
Библиографический список
1. Бузунов В.Ю., Куликов Б.П. Технические аспекты экологической безопасности алюминиевого производства II Технико-экономический вестник РУСАЛа.-2005.- № 11.
2. Технико-экономический вестник РУСАЛа, - 2004. № 7.
3. Маслов В.А., Ласенко ЭД Лоза Н.М,, Демичев Д.Н. Освоение технологии «сухого» анода на БрАЗе II Технико-экономический вестник РУСАЛа. -2005.- № 11.
4. Фризоргер В.К., Ласенко Э.П, О работе коллектива завода по внедрению новых технологий в анодном узле II Технико-экономический вестник БрАЗа,- 2002. - №8.
5. Косыгин В.К., Богданов Ю.В., Помубняк А.Б. ОАО «Сиб-ВАМИ» Пат, РФ 38765 7С25СЗ/10, В65В 1/36. 2004.
Статья принята к публикации 02.10.06
В.Г.Григорьев
Исследование и разработка твердофазовых процессов получения и кондиционирования криолита_
В отечественном производстве реализованы «мокрые» (или гидрохимические) методы получения фтористых солей. Вместе с тем, «сухие» (термические) методы, исключающие участие воды в процессах синтеза, позволяют избежать ее негативного влияния при последующей подготовке и использовании фтористых солей в электролизе алюминия. В настоящей работе исследовано взаимодействие натриево-алюминиевых фторидов с основными технологическими компонентами, на основе которых разработаны термические методы получения технического криолита. С этой целью был выполнен комплекс научных работ, который включал исследования на дери-ватографе системы Паулик (скорость нагрева образцов 10 град/мин, навеска - 1,0 г) и высокотемпературную рентгенографию конденсированных фаз на установке ДРОН-1 с приставкой ГПВТ-1500. Одновременно с записью термогравиметрических кривых производился количественный анализ газовой фазы методом ИК-спектроскопии. В опытах применяли высушенный при 110—115°С регенерационный криолит, фазовый состав которого (%): №3А1Р6—45,7 и ЫагБОд—18,3.
Были проведены исследования взаимодействия сульфата натрия в системе натриево-алюминиевых фторидов, а также изучено взаимодействие фторида алюминия с карбонатом и фторидом натрия.
Опыты проводились в условиях отсутствия принудительного отсоса газа, а также при движении газа относительно образца со скоростью 3.4-10"3 м/с. Аналитические кривые получены при синхронной записи деривато-грамм и ИК-диаграмм и отражают изменение
скорости процесса при выносе продуктов из зоны реакции.
На рис. 1 и 2 видно, что независимо от условий проведения процесса взаимодействие фтористого алюминия с углекислым натрием начинается при температуре около 300°С и заканчивается при 850°С, где предельная степень взаимодействия (а) составляет 0,95— 0,97. Поскольку максимальный выход С02 не превышает 30 см3/мин в составе всего выделяющегося газа (общий выход 100 см3/мин), влияние внешнедиффузионных факторов на процесс полностью устранено. На рис. 1 отклонение от прямолинейного участка при температурах
320 и 700°С вызвано реакцией (7), полиморфному превращению реагентов соответствует провал при 430— 540°С, Эндотермический эффект ДТА при 540°С обусловлен резким увеличением скорости реакции, тепловой эффект которого при этих температурах составляет 16,7—17,5 кДж/моль Ыа2С03 На заключительном этапе взаимодействия при температурах 700—750°С наблюдается увеличение скорости процесса до 25—40 мг/г мин, что можно объяснить плавлением эвтектики ИаР— Ма2С03. Эндотермический эффект при 1000°С вызван плавлением фтористого натрия, температура которого
Рис, 1. Комплексограмма спекания фторида алюминия с углекислым натрием. Кривые с индексом 1 получены в условиях неподвижной газовой фазы, с индексом 2 - при выносе газообразных продуктов из зоны реакции
Рис. 2. Скорости взаимодействия фторида алюминия с
углекислым натрием. Кривые: 1 - по ТГХ и ДГГ1( 2 - по ТГ2 и ДТГ2 > 3 - по ИК -диаграмме
Несомненный интерес представляет изучение возможности синтеза криолита путем твердофазного взаимодействия реагентов. Дериватограмма показала, что в целом процесс протекает аналогично рис. 1. Однако всплеск скорости процесса при 700°С выражен не столь отчетливо, и взаимодействие заканчивается при 720— 740°С, где степень превращения равна 0,95. Рентгено-фазовый анализ спеков, полученных при нагреве со скоростью 10 град/мин до заданных температур, показал, что образование криолита зарегистрировано при температурах выше плавления смеси (табл. 1).
Как показал кристаллооптический анализ, в спеке образуются псевдоморфозы, причем кристаллы А1203 растут на поверхности частиц фтористого алюминия, а кристаллы фтористого натрия - на поверхности частиц Ма2С03 (10). Таким образом, углекислый натрий, присутствующий в смеси с А1Р3, сдвигает равновесие пирогид-ролиза (9), а образующийся в результате оксид алюминия экранирует А1Р3, поэтому образование криолита невозможно, пока шихта не расплавится и оксид алюминия не растворится.
При реализации процесса во вращающихся печах внутреннего обогрева увеличение парциальной упругости паров С02 с 0,01 атм на воздухе до ОД атм. в печи не повлияет на равновесие реакций, так как равновесные упругости паров для них на 4—6 порядков выше. Влияние внешних диффузионных факторов тоже незначительно, поскольку материал постоянно перемешивается, и скорость движения газов составляет 1,3—2,4 м/с против 3,4—10,0 м/с в проводимых экспериментах.
Промышленное использование твердофазного метода получения криолита осуществлялось путём использования шихты фторидов натрия и алюминия в электролизном производстве. Предварительно была выполнена замена технического криолита (крупность 25-30 мкм) шихтой для солевого рафинирования алюминиевых сплавов, Взаимодействие фторидов натрия и алюминия начинается при относительно низких температурах 430-450°С. Кристаллооптическими исследованиями установлено, что образование криолита происходит на кристаллах фторида натрия, вероятнее всего, через сублимацию фторида алюминия. Поэтому в результате спекания фторидов натрия и алюминия возможно получение крупнокристаллического криолита без значительных потерь фтора. Применение крупнокристаллического криолита, в том числе и полученного из индивидуальных фторидов, гарантирует сокращение потерь фтора в газовую фазу
Таблица 1
Результаты рентгенофазового анализа продуктов реакции реагентов* __
т,°с Твердая фаза Т,°С Твердая фаза Т,°С Твердая фаза Т,°С Твердая фаза Т,°С Твердая фаза
480 А^з, На2С03, 580 N0?, АЩ, Ма2С03 680 МаР, №2С03, А^ 780 Ма2С03, АЩ, оА1203 1000 ИаР, N0^6, а-А1203
* Результаты анализа проАуктов реакции расположены в порядке уменьшения содержания в твердой фазе,
по всем трём составляющим: путём пирогидролиза, испарения и пылеуноса.
Опытные испытания использования шихты подтвердили данные выводы. При использовании шихты при пуске алюминиевых электролизёров на ИркАЗе потери фтора были снижены на 2-3%, против традиционного варианта пуска с использованием технического криолита. В последующем технология отрабатывалась в варианте использования данной шихты для питания алюминиевых электролизёров, При этом шихта наносилась на глинозёмную корочку электролизёра равномерно по всей длине электролизёра и обязательно укрывалась слоем глинозёма.
Библиографический список
1. Механизм взаимодействия натрий-алюминиевых фторидов с соединениями серы и углерода при утилизации отхода
/ Еруженец А.А., Головных Н.В., Истомин С.П., Дорофеев В,В. II Цветные металлы. - 1992. - № 12. - С. 34-36..
2. Ландия Н.А. Расчёт высокотемпературных теплоёмко-стей неорганических веществ по стандартной энтропии. - Изд. АН Груз.ССР, 1962. - 221 с.
3. Коробицин А.С.. Леонтьева И,А., Устьянцева Т. А. Повышение модуля криолита содово-термическим методом II ЖПХ. 1979. Т. Ill, вып. 8. - С. 1884-1886.
4. A concept of technical measures aimed at improvement of fluorine balance during aluminium reduction / Golovnykh N.V., Dorofeyev V.V., Bychinsky V.A., Polonsky S.B. 15-th Internation Symposium of IKSOBA "Aluminium Industry within World Economy: Problems and Trend of Development". Edited and published by JSC "VAMI", S. Petersburg, 2004, Travaux IKSOBA, Vol. 31, No 35, P. 236-240.
Статья принята к публикации 02.10,06
С.В.Тепикин
Прием и хранение сыпучих материалов на алюминиевых заводах
Современные технологии производства алюминия предъявляют высокие требования к качеству сырья. Как правило, качество глинозема напрямую зависит от решения вопросов по его доставке от изготовителя, разгрузке, хранению, транспортировке, вплоть до загрузки в электролизер.
Приемный склад глинозема предназначен для разгрузки ж/д вагонов, складирования и хранения сырья. При выборе оборудования и технологии в целом для приемного склада был рассмотрен опыт ряда фирм занимающихся транспортировкой глинозема. Основным поставщиком оборудования и технологии была выбрана фирма Claudius Peters (Германия) (далее CP). Фирма CP является одной из лидирующих в мире фирм, которая предлагает передовые системы складирования и оборудования по транспортировке сыпучих материалов. Установки с разработанным фирмой CP оборудованием, как, например, пневмовинтовой насос Peters «X-Pumpe» или аэрожелоба CP, хорошо зарекомендовали себя в сотнях установок во всем мире.
Состав приемного склада глинозема:
- приемное устройство,
- узел загрузки силосов,
- силоса,
- узел загрузки автоцистерн,
- операторская,
- пылеочистка.
Приемное устройство. Представляет собой отдельно стоящее однопролетное здание с вводом железнодо-
рожного пути для приема глинозема в хоппер-вагонах. Приемное устройство выполнено для одновременного приема 5 хоппер-вагонов с глиноземом. Разгрузка глинозема из вагонов осуществляется гравитационно в приемные бункера, расположенные под вагонами (10шт.).
Для обеспыливания во время разгрузки сверху бункера имеют затворы типа «мигалки», а также дополнительно создается разрежение внутри за счет аспирации, выполняемой установкой пылеочистки. Емкость бункеров в приемном устройстве рассчитана на прием полной емкости вагона (60т). Бункера оснащаются датчиками уровня для контроля процесса разгрузки. Снизу к бункеру через фланец крепится аэродно, которое позволяет полностью его разгрузить. Аэрация днищ бункеров осуществляется от воздуходувок.
Глинозем из промежуточных бункеров дозированно подается в аэрожелоба. Дозировка осуществляется при помощи дозирующих вальцов с электроприводом типа MCD за счет поворота вальца, т.е. углом его открывания.
Аэрожелоба служат для пневмотранспорта глинозема к пневмовинтовым насосам PETERS Х-300. В аэрожелобах используется эффект псевдоожижения материала. Аэрожелоб состоит из нижнего короба, в который подается воздух от центробежного вентилятора, специальной ткани, пропускающей воздух, и верхнего короба, по которому транспортируется материал. Воздух, вдуваемый в нижний короб, проникает через порис-
