Канд. техн. наук, директор.
660025, г. Красноярск, ул. Шелковая, 10
Cand. Sci. (Tech.), head.
660025, Russia, Krasnoyarsk, Shelkovaya str., 10
Канд. хим. наук, ст. науч. сотр. лаборатории электродных процессов.
620990, г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20
Cand. Sci. (Chem.), senior researcher of Laboratory of the electrode processes.
620990, Russia, Yekaterinburg, Akademicheskaya str., 20
Аспирант, науч. сотр. лаборатории пирохимических процессов и электрохимических технологий.
620990, г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20
Postgraduate student, research scientist of Laboratory of pyrochemical processes and electrochemical technologiesm.
620990, Russia, Yekaterinburg, Akademicheskaya str., 20
Докт. хим. наук, зав. лабораторией электродных процессов; профессор кафедры технологии электрохимических производств.
620990, г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
Dr. Sci. (Chem.), head of Laboratory of the electrode processes; professor of the Department of electrochemical production technology.
620990, Russia, Yekaterinburg, Akademicheskaya str., 20
620002, Russia, Yekaterinburg, Mira str., 19
Докт. хим. наук, науч. руководитель; зав. кафедрой электрохимических производств.
620990, г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
Dr. Sci. (Chem.), scientific head; head of the Department of electrochemical production technology.
620990, Russia, Yekaterinburg, Akademicheskaya str., 20
620002, Russia, Yekaterinburg, Mira str., 19
Проведено экспериментальное исследование динамического поведения (образования/растворения) гарнисажа и настыли в зависимости от температуры перегрева электролита, теплового сопротивления материала футеровки и состава криолит-глиноземного электролита с использованием модельной установки, имитирующей реальные условия электролитического получения алюминия. В переднюю стенку корпуса установки было вмонтировано окно, позволяющее менять материал футеровки. Формирование гарнисажа и настыли происходит за счет теплового потока, создаваемого вследствие разности температур электролита и стенок электролизера. Криолитовое отношение электролита (КО) варьировали в интервале 2,1–2,5. Концентрация глинозема в электролите не превышала 4,5 мас.%. Изменение формы рабочего пространства в электролизере в течение электролиза определяли по толщине образующихся гарнисажа и настыли. Активное формирование гарнисажа в экспериментальной ячейке начинается при перегреве 3–4 град. Показано, что при снижении теплового сопротивления материала футеровки с 16 до 14 м2/Вт при одной и той же температуре перегрева образуется гарнисаж с большей толщиной, однако при сформированном гарнисаже уменьшение теплового сопротивления практически не сказывается на его толщине. Так же как и в промышленном электролизере, профиль гарнисаж–настыль, сформированный в экспериментальной ячейке, можно условно разделить на три зоны: настыль; гарнисаж на границе металл/электролит; гарнисаж. Динамическое поведение гарнисажа отличается от поведения настыли: при более высоком КО электролита толщина образующегося гарнисажа больше, а настыли – меньше. Химический анализ компонентов в образцах сухой выбойки показал, что КО и концентрации Al2O3 возрастают по высоте ячейки сверху вниз. Сделан вывод о том, что гарнисаж имеет гетерогенный состав, зависящий от состава электролита и скорости охлаждения.
A model unit simulating the actual conditions of electrolytic aluminum production was used to conduct an experimental study of ledge to determine its dynamic behavior (formation/dissolution) depending on the electrolyte overheating temperature, lining thermal resistance and cryolite-alumina electrolyte composition. A window was mounted in the front wall of the unit housing to change the lining material. Ledge is formed due to the heat flow generated by the temperature difference between the electrolyte and electrolyzer walls. The electrolyte cryolite ratio (CR) varied in the range of 2.1–2.5. The alumina concentration in the electrolyte did not exceed 4.5 wt.%. Shape change in the electrolyzer working space during electrolysis was determined by the thickness of the formed ledge on the walls and bottom. The dynamic ledge formation in the experimental cell begins at the overheating of 3–4 degrees. It was found that with a decrease in the thermal resistance of the lining material from 16 to 14 m2/W at the same overheating temperature, the side ledge with a greater thickness was formed, however, the decrease in the thermal resistance hardly affected its thickness when the ledge has been already formed. As in the industrial electrolyzer, the ledge profile formed in the experimental cell can be conditionally divided into three zones: bottom ledge, metal/electrolyte interface ledge and side ledge. The dynamic behavior of the side ledge was different from the bottom ledge: the higher the CR, the thicker the side ledge and the thinner the bottom ledge. Chemical analysis of components in the dry knockout showed that the CR and Al2O3 concentration increase throughout the cell height from top to bottom. It was concluded that the side ledge has a heterogeneous composition depending on the electrolyte composition and cooling rate.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.