Дриженко А.А. – магистрант кафедры металлургии цветных металлов СФУ
660025, г. Красноярск, пр-т Красноярский рабочий, 95
Drizhenko A.A. – Master student, Department of metallurgy of non-ferrous metals
660025, Krasnoyarsk, Krasnoyarskii Rabochii str., 95
Дацюра С.В. – магистрант кафедры металлургии цветных металлов СФУ
Datsyura S.V. – Master student, Department of metallurgy of non-ferrous metals
Ясинский А.С. – канд. техн. наук, зав. лабораторией физикохимии металлургических процессов и материалов СФУ;приглашенный исследователь RWTH Aachen, IME
Germany, 52056, Aachen, Intzestraße 3
Yasinskiy A.S. – Cand. Sci. (Eng.), Head of the Laboratory of physics and chemistry of metallurgical processes and materials; Guest researcher at RWTH Aachen.
Germany, 52056 Aachen, Intzestraße 3
В России большая часть алюминиевых заводов оснащена электролизерами с самообжигающимися анодами, для которых актуальна задача снижения расхода анодной массы, так как доля анодных материалов в себестоимости алюминия составляет от 8 до 20 %. Для решения этой задачи необходимо определить потребность в анодной массе. Методика расчета ее удельного расхода, используемая на предприятиях алюминиевой промышленности, имеет большую погрешность. В работе рассмотрены основные ошибки этой методики, показаны этапы вычисления расхода анодной массы, проведена оценка адекватности вычислений и даны рекомендации по ее совершенствованию. Показано, что в целом рассмотренная методика адекватно отражает процессы расхода углерода, однако конечный результат вычислений может существенно отличаться от реального. Величины, принятые постоянными для упрощения расчета, в действительности могут варьироваться в процессе электролиза, что приводит к значительному изменению конечного результата вычислений. Например, увеличение доли CO2 c 0,45 до 0,5 приводит к уменьшению расхода анодной массы на 15,3 кг/тAl. При этом известно, что при наступлении анодного эффекта состав анодных газов резко меняется: доля CO2 сокращается, а доля CO возрастает. В летний период при высокой температуре окружающей среды увеличивается как доля испарившегося пека, так и доля анодов с повышенной температурой поверхности. Изменение последней до 0,25 приводит к повышению расхода на 6,6 кг/тAl. То же самое относится к потерям при окислении на воздухе. Количество разгерметизированных электролизеров может увеличиться, а следовательно, возрастет расход углерода. Необходимо обратить внимание на факторы, влияющие на качество анода. Неправильно подобранный гранулометрический состав или износившееся оборудование могут значительно ухудшить качество анода и привести к повышению расхода углерода. Для корректного учета особенностей образования монооксида углерода необходимо внести корректировки в расчет.
In Russia, most aluminum smelters are equipped with cells with self-baking anodes featuring an urgent problem of lowering the anode paste consumption, since the share of anode materials in the cost of aluminum varies from 8 to 20 %. To solve this problem, it is necessary to determine the anode paste demand. The method for calculating the specific anode paste consumption used at aluminum smelters has a poor accuracy. The paper discusses the main errors of this method, shows the stages of anode paste consumption calculation, assesses the adequacy of calculations and gives recommendations for method improvement. It is shown that in general the considered method adequately reflects carbon consumption processes, but the final result of calculations may differ significantly from the actual one. The values taken constant to simplify the calculation, in fact, may vary during the electrolysis, which leads to a significant change in the final result of calculations. For example, an increase in the CO2 fraction from 0.45 to 0.5 leads to a decrease in the anode paste consumption by 15.3 kg/tonAl. At the same time, it is known that the composition of anode gases changes sharply as the anode effect occurs: the CO2 fraction decreases, and the CO fraction increases. In summer, at high ambient temperatures, the proportion of both vaporized pitch and anodes with an increased surface temperature rise. As the latter changes to 0.25, the consumption increases by 6.6 kg/tonAl. The same applies to air oxidation. The number of depressurized cells may increase with the subsequent increase in the carbon consumption. It is necessary to pay attention to factors affecting the anode quality. Incorrectly selected particle size distribution or worn equipment may significantly degrade the anode quality and lead to an increase in carbon consumption. It is necessary to make adjustments to the calculation in order to consider the peculiarities of carbon monoxide formation properly.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.