Методическая рекомендация по производству Алюминия

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1 Биохимия и минералогия алюминия

1,2 вида алюминиевых руд, их генезис и состав

2. СПЕЦИАЛЬНО. ЧАСТЬ

2.1 Производство криолита из угольной пены

2.2 Химический состав угольной пены

2.3 назначение смешанного вторичного криолита

3. ХПВО

3.1 Скопирование электролита из ячеек электролиза в контейнеры

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1. основные направления повышения эффективности производства

5. БЕЗОПАСНОСТЬ

5.1 санитарно-гигиенические характеристики условий труда

5.2 Электрическая безопасность

5.3 Меры предосторожности при обслуживании электролизеров

6. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Схема 6.1. Получение криолита путем флотации угольной пены

Схема 6.2. Механическая флотационная машина

ЛИТЕРАТУРА

1. ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в России расположено несколько первичных алюминиевых заводов, некоторые из которых объединены в крупные алюминиевые корпорации. Крупнейшая компания - "Русал", в состав которой входят Братский (Браз), Саяногорский (САЗ, оснащенный электролитическими ячейками с предварительно пропеченными анодами (ОА), Красноярский (КрАЗ), Новокузнецкий (НКАЗ) алюминиевые заводы, а также Ачинский глиноземный завод, ряд предприятий по производству алюминиевой продукции и другие. РУСАЛ входит в тройку крупнейших производителей алюминия в мире.

Второй по величине алюминиевой компанией в России является ОАО "СУАЛ", в состав которого входят Иркутский (Иркутский), Уральский (УАЗ), Богословский (базы), Кандалакшский (КАЗ), Волгоградский (ВГАЗ), Надвоицкий (НАЗ) алюминиевые заводы, Полевский криолитовый завод, Сибвамийский НИИ и другие. Эта компания занимает 2-е место в нашей стране по производству алюминия и 1-е место по производству глинозема.

Россия по-прежнему занимает лидирующие позиции в мировом производстве и экспорте первичного алюминия. Однако для российской алюминиевой промышленности характерна зависимость от рынка глинозема, который является основным сырьем.

1.1 Биохимия и минералогия алюминия

Алюминий является наиболее распространенным металлом в земной коре. Она составляет 5,5-6,6 мольных долей или 8 мольных долей или 8 массовых. % Основная масса концентрируется в алюмосиликатах. Крайне распространенным продуктом разрушения образующихся ими пород является глина, основной состав которой соответствует формуле Al2O3. 2SiO2.2H2O. других природных форм проявления алюминиево-боксита Al2O3. Минералы xH2O и корунд Al2O3 и криолит AlF3.3NaF имеют огромное значение.

В настоящее время в промышленности алюминий производится путем электролиза раствора глинозема Al2O3 в расплавленном криолите. Al2O3 должен быть достаточно чистым, так как примеси с большим трудом удаляются из расплавленного алюминия. Температура плавления Al2O3 составляет около 2050°С, а криолит - 1100°С. Расплавленная смесь криолита и Al2O3, содержащая около 10 мт.% расплава Al2O3 при 960°С и имеет наиболее благоприятные для процесса электропроводность, плотность и вязкость. С добавлением AlF3, CaF2 и MgF2, возможен электролиз при температуре 950°С.

В периодической системе алюминий находится в третьем периоде, в основной подгруппе третьей группы. Основной заряд +13 Электронная структура атома 1s22s22s22p63s23p1. Атомный радиус металла составляет 0,143 Нм, ковалентный радиус - 0,126 Нм, условный радиус Al3 + 0,057 Нм. Энергия ионизации аль-Аля составляет + 5,99 эВ.

Наиболее характерным состоянием окисления атома алюминия является +3. Отрицательное окислительное состояние встречается редко. Во внешнем электронном слое атома находятся свободные d-уровни. Благодаря этому его координационный номер в соединениях может составлять не только 4 (AlCl4, AlH4, алюмосиликаты), но и 6 (Al2O3, [Al (OH2) 6] 3+).

В виде простого вещества алюминий представляет собой серебристо-белый, довольно твердый металл с плотностью 2,7 г/см3 (мп 660°С, так что bp. ~ 2500°С). Он кристаллизуется в кубической решетке, ориентированной на лицо. Характеризуется высокой пластичностью, теплопроводностью и электропроводностью (компонент 0,6 электропроводности меди). Это связано с его использованием в производстве электрических проводов. При одинаковой электропроводности алюминиевый провод весит вдвое меньше медного.

Алюминий покрыт самой тонкой (0,00001 мм), но очень плотной оксидной пленкой, которая защищает металл от дальнейшего окисления и придает ему матовое покрытие. При обработке поверхности алюминия сильными окислителями (конец HNO3, K2Cr2O7) или анодным окислением толщина защитной пленки увеличивается. Стабильность алюминия позволяет производить химическое оборудование и контейнеры для хранения и транспортировки азотной кислоты.

Алюминий легко втягивается в проволоку и скатывается в тонкий лист. Алюминиевая фольга (толщина 0,005 мм) используется в пищевой и фармацевтической промышленности для упаковки продуктов и препаратов.

Основная масса алюминия используется для производства различных сплавов, наряду с хорошими механическими свойствами, характеризующимися их легкостью. Наиболее важными из них являются дюралюминий (94% Al, 4% Cu, 0,5% Mg, Mn, Fe и Si), силумин (85-90% Al, 10-14% Sk, 0,1% Na) и др. Алюминиевые сплавы используются в ракетной, авиационной, автомобильной, судостроительной и приборостроительной промышленности, в производстве посуды и во многих других отраслях промышленности. Алюминиевые сплавы являются вторыми по распространенности после стали и чугуна.

Алюминий также используется в качестве легирующего агента для многих сплавов, чтобы сделать их термостойкими.

Он интенсивно горит в воздухе, когда тонко измельченный алюминий светит. Его взаимодействие с серой аналогично. С хлором и бромом соединение уже при нормальной температуре, с йодом прогревается. При очень высоких температурах алюминий также напрямую соединяется с азотом и углеродом. Напротив, он не взаимодействует с водородом.

Алюминий достаточно устойчив по отношению к воде. Но если защитное действие оксидной пленки удаляется механически или путем слияния, то возникает энергетическая реакция:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂

Сильно разбавленный, а также очень концентрированный HNO3 и H3SO4 практически не влияют на алюминий (холодный), тогда как при средних концентрациях этих кислот он постепенно растворяется. Чистый алюминий достаточно устойчив к соляной кислоте, но в нем растворяется обычный технический металл.

Алюминий заметно растворим в соляных растворах, которые в силу своего гидролиза имеют кислую или щелочную реакцию, например, в растворе Na2CO3.

При ряде напряжений он находится между Mg и Zn. Во всех его стабильных соединениях алюминий является трехвалентным.

Сочетание алюминия с кислородом сопровождается огромным выделением тепла (1676 кДж / моль Al2O3), намного большим, чем у многих других металлов. В связи с этим, при нагревании смеси окиси соответствующего металла с алюминиевым порошком происходит сильная реакция, приводящая к выделению свободного металла из взятого оксида. Метод восстановления с использованием Al (алюмотермии) часто используется для получения ряда элементов (Cr, Mn, V, W и т.д.) в свободном состоянии.

Алюмотермию иногда используют для сварки отдельных стальных деталей, в частности, стыков трамвайных рельсов. Используемая смесь ("термит") обычно состоит из тонких порошков алюминия и Fe3O4. Зажигается с помощью предохранителя из смеси Al и BaO2. Основная реакция происходит в соответствии с уравнением:

8Al + 3Fe₃O₄ = 4Al₂O₃ + 9Fe + 3350 кДж

Причем развивается температура около 3000^оС.

Глинозем белый, очень огнеупорный (Mp. 2050 ° C) и водорастворимый. Натуральный Al2O3 (корундовый минерал), а также искусственно, а затем высококальцинированный, характеризуется высокой твердостью и нерастворимостью в кислотах. Al2O3 (так называемый глинозем) может быть преобразован в растворимое состояние путем слияния с щелочами.

Как правило, для шлифовальных кругов, шлифовальных камней и т.д. из-за своей чрезвычайной твердости используется натуральный корунд, загрязненный оксидом железа. В мелкозернистой форме он называется наждачная бумага и используется для очистки металлических поверхностей и производства наждачной бумаги. Для тех же целей часто используется Al2O3, полученный путем слияния бокситов (техническое название alund).

Прозрачные цветные кристаллы корундово-красного рубина - примесь хрома и синего сапфира - примесь титана и драгоценных железных камней. Они также изготавливаются искусственно и используются в технических целях, таких как изготовление прецизионных инструментов, камней в часах и т.д. Рубиновые кристаллы, содержащие небольшую примесь Cr2O3, используются в качестве квантовых лазерных генераторов, создающих направленный луч монохроматического излучения.

Al (OH) 3 представляет собой объемную белую желеобразную бусину, почти нерастворимую в воде, но легко растворимую в кислотах и сильных щелочах. Поэтому он носит амфотерический характер. Однако его основные и особенно кислые свойства выражены довольно слабо. Гидроксид алюминия сверх NH4OH нерастворим. Одна из форм обезвоженного глиноземно-алюмогелевого гидроксида используется в технологии в качестве адсорбента.

При взаимодействии с сильными щелочами образуются соответствующие алюминаты:

NaOH + Al(OH)₃ = Na[Al(OH)₄]

Алюминаты наиболее активных моновалентных металлов в воде высокорастворимы, но благодаря сильному гидролизу их растворы устойчивы только при достаточном избытке щелочи. Алюминаты, получаемые из более слабых оснований, почти полностью гидролизуются в растворе и поэтому могут быть получены только сухим способом (плавление Al2O3 с оксидами соответствующих металлов). Образуются металлуминаты, которые по своему составу получают из металлургической кислоты HAlO2. Большинство из них нерастворимы в воде.

В кислотах Al (OH) 3 образует соли. Производные большинства сильных кислот легко растворяются в воде, но достаточно гидролизованы, и поэтому их растворы вызывают кислотную реакцию. Растворимые алюминий и слабые кислотные соли еще больше гидролизуются. Из-за гидролиза из водных растворов невозможно получить соли сульфида, карбоната, цианида и некоторых других алюминиевых сплавов.

В водной среде анион Al3+ непосредственно окружен шестью молекулами воды. Такой гидратированный ион несколько диссоциирован по схеме:

[Al (OH2) 6] 3++ + H2O = [Al (OH) (OH2) 5] 2+ + OH3+

Константа диссоциации 1.10-5, т.е. слабая кислота (близка по прочности к уксусной кислоте). Восьмигранная среда Al3+ с шестью молекулами воды также удерживается в кристаллических гидратах ряда солей алюминия.

Алюмосиликаты можно рассматривать как силикаты, в которых часть кремний-кислородных тетраэдров SiO44 - замещена тетраэдрами алюминия-кислорода AlO45-. Из алюмосиликатов наиболее распространены полевые шпаты, на долю которых приходится более половины массы земной коры. Их главными представителями являются минералы.

ортоклаз K₂Al₂Si₆O₁₆ или K₂O^.Al₂O₃^.6SiO₂

альбит Na₂Al₂Si₆O₁₆ или Na₂O^.Al₂O₃^.6SiO₂

анортит CaAl₂Si₂O₈ или CaO^.Al₂O₃^.2SiO₂

Некоторые алюмосиликаты имеют рыхлую структуру и способны к ионообмену. Такие силикаты - природные и особенно искусственные - используются для смягчения воды. Кроме того, благодаря своей высокоразвитой поверхности они используются в качестве каталитических опор, т.е. в качестве материалов, пропитанных катализатором.

Галогениды алюминия в нормальных условиях являются бесцветными кристаллическими веществами. В серии галогенидов алюминия AlF3 сильно отличается по свойствам от своих аналогов. Он огнеупорный, слегка растворимый в воде, химически неактивен. Основной метод получения AlF3 основан на действии безводного HF на Al2O3 или Al:

Al2O3 + 6HF = 2AlF3 + 3H2O

Соединения алюминия с хлором, бромом и йодом легкоплавкие, высокореактивные и высокорастворимые не только в воде, но и во многих органических растворителях. Взаимодействие галогенидов алюминия с водой сопровождается значительным нагревом. В водном растворе все они сильно гидролизованы, но в отличие от типичных неметаллических галогенидов кислот, их гидролиз является неполным и обратимым. Являясь заметно летучим даже в обычных условиях, AlCl3, AlBr3 и AlI3 дымятся во влажном воздухе (из-за гидролиза). Они могут быть получены путем прямого взаимодействия простых веществ.

Плотности паров AlCl₃, AlBr₃ и AlI₃ при сравнительно невысоких температурах более или менее точно соответствуют удвоенным формулам - Al₂Hal₆. Пространственная структура этих молекул отвечает двум тетраэдрам с общим ребром. Каждый атом алюминия связан с четырьмя атомами галогена, а каждый из центральных атомов галогена - с обоими атомами алюминия. Из двух связей центрального атома галогена одна является донорно-акцепторной, причем алюминий функционирует в качестве акцептора.

С галогенидными солями ряда одновалентных металлов галогениды алюминия образуют комплексные соединения, главным образом типов M₃[AlF₆] и M[AlHal₄] (где Hal - хлор, бром или йод). Склонность к реакциям присоединения вообще сильно выражена у рассматриваемых галогенидов. Именно с этим связано важнейшее техническое применение AlCl₃ в качестве катализатора (при переработке нефти и при органических синтезах).

Из фторалюминатов наибольшее применение (для получения Al, F₂, эмалей, стекла и пр.) имеет криолит Na₃[AlF₆]. Промышленное производство искусственного криолита основано на обработке гидроксида алюминия плавиковой кислотой и содой:

2Al(OH)₃ + 12HF + 3Na₂CO₃ = 2Na₃[AlF₆] + 3CO₂ + 9H₂O

Хлоро-, бромо- и иодоалюминаты получаются при сплавлении тригалогенидов алюминия с галогенидами соответствующих металлов.

Хотя с водородом алюминий химически не взаимодействует, гидрид алюминия можно получить косвенным путем. Он представляет собой белую аморфную массу состава (AlH₃)_n. Разлагается при нагревании выше 105^оС с выделением водорода.

При взаимодействии AlH₃ с основными гидридами в эфирном растворе образуются гидроалюминаты:

LiH + AlH₃ = Li[AlH₄]

Гидридоалюминаты - белые твердые вещества. Бурно разлагаются водой. Они - сильные восстановители. Применяются (в особенности Li[AlH₄]) в органическом синтезе.

Сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃^.18H₂O получается при действии горячей серной кислоты на оксид алюминия или на каолин. Применяется для очистки воды, а также при приготовлении некоторых сортов бумаги.

Фекалии (SO4) 2. 12х2o алюминиевый калийный алюминий используется в больших количествах для дубления кожи, а также в качестве протравы для окрашивания хлопковых тканей. В последнем случае действие глинозема основано на том, что гидроксид алюминия, образующийся в результате их гидролиза, оседает в волокнах ткани в мелкозернистом состоянии и, адсорбируя краситель, прочно удерживает его на волокне.

Другие производные алюминия включают ацетат (он же соль уксусной кислоты) Al (CH3COO) 3, используемый для окраски тканей (в качестве протравы) и в медицине (лосьоны и компрессы). Нитрат алюминия легко растворяется в воде. Фосфат алюминия нерастворим в воде и уксусной кислоте, но растворим в сильных кислотах и щелочах.

Несмотря на наличие в почках огромного количества алюминия, растения, как правило, содержат мало этого элемента. Его содержание в организмах животных еще ниже. В людях это всего лишь десять тысяч процентов от веса. Биологическая роль алюминия не была определена. Соединения не токсичны.

1,2 вида алюминиевых руд, их генезис и состав

Основными промышленными рудами, содержащими алюминий, являются бокситы, нефелин, алунит и каолин.

Качество этих руд оценивается содержанием глинозема Al O, который содержит 53% Al. Среди других показателей качества алюминиевых руд наиболее важным является состав примесей, вредность и полезность которых определяется использованием руды.

бокситы - лучшее и главное сырье для производства алюминия в мире. Он также используется для производства искусственного корунда, высоко огнеупорных продуктов и для других целей. По химическому составу эта осадочная порода представляет собой смесь глиноземных гидратов Al O nH O с оксидами железа, кремния, титана и других элементов. Наиболее распространенными глиноземными гидратами, входящими в состав бокситов, являются минералы: диаспоры, боэмит и гидрарный геллит. Содержание глинозема в бокситах даже на одном месторождении колеблется в широких пределах - от 35 до 70%.

Минералы, входящие в состав бокситов, образуют очень тонкую смесь, что затрудняет их обогащение. Сырая руда в основном используется в промышленности. Процесс извлечения алюминия из руды является сложным, энергоемким и состоит из двух этапов: сначала извлекается глинозем, а затем из него получают алюминий.

Предметом мировой торговли является как сам боксит, так и извлеченный из него или других руд глинозем.

На территории СНГ залежи бокситов распределены неравномерно, и бокситы разных месторождений неравноценны по качеству. Месторождения наиболее высококачественных бокситов находятся на Урале. Большие запасы бокситов имеются также в Европейской части СНГ и в Западном Казахстане.

В нашей стране все добываемые бокситы подразделяются на десять сортов. Основное отличие бокситов различных марок заключается в том, что они содержат разное количество основного извлекаемого компонента глинозема и имеют разные значения модуля кремния, т.е. различное содержание глинозема по отношению к содержанию кремнистых примесей (Al O SiO), вредных для бокситов. Кремниевый модуль является очень важным показателем качества бокситов, от него во многом зависит технология их нанесения и обработки.

Основные показатели качества бокситов всех десяти классов приведены в таблице. Это также свидетельствует о преобладающем использовании бокситов различных марок.

Для различных целей используются бокситы тех же марок, например, бокситы марки В-1 могут использоваться для производства глинозема, плавленых огнеупоров, глиноземных цементов. Однако, в зависимости от назначения бокситов одной марки, имеющих одинаковые базовые показатели качества (содержание Al O и модуля кремния), к содержанию серы, оксида кальция и фосфора в смеси предъявляются различные требования.

Влажность бокситов любых марок устанавливалась в зависимости от месторождения: наименьшая влажность (не более 7%) была установлена для бокситов Южно-Уральских месторождений, а для СевероУральских, КаменскоУральских и Тихвинских месторождений - не более 12, 16 и 22% соответственно. Индикатор влажности не является признаком дефекта и используется только для расчетов с потребителем.

бокситы поставляются в штуках размером не более 500 мм. Они перевозят его навалом на платформах или полувагонах.

Нефелин Na(AlSiO) - минерал светло-серого или зеленоватого цвета. Твердость 5.5-6. Содержит 30-40% Al O. Используют нефелин как металлургическую руду для последовательного извлечения глинозема и алюминия, а также в химической, стекольной и кожевенной промышленности.

Алунит (квасцовый камень) KAl (SO) (OH) - минерал белого, серого или красноватого цвета. Твердость 3.5-4.0. Содержит 37 % Al O.

Служит для получения квасцов, глинозема и калиевых солей.

Каолин Al O 2SiO 2H O - распространенная горная порода. По внешнему виду это белая землянистая масса, являющаяся продуктом разрушения кристаллических пород-гранитов, гнейсов и др. Твердость около 1, содержит 37.5 % Al O . Каолин применяют для производства фарфоровых и фаянсовых изделий, изоляторов, а также как наполнитель в резиновой промышленности.

2. СПЕЦ. ЧАСТЬ

2.1 Производство криолита из угольной пены

Угольная пена, поступающая из электролизного цеха, подвергается магнитной сепарации (для предотвращения попадания металлических предметов в дробилку), затем дробится на щековой дробилке, а затем отправляется на влажное измельчение в шаровой мельнице. Пена, измельченная в мельнице, делится на два продукта в спиральном сепараторе - целлюлозу, содержащую мелкие частицы пены, и песок, состоящий из более крупных частиц пены.

Эффективность измельчения твердых частиц, содержащихся при разгрузке сепаратора, характеризуется следующим показателем - 80-90% частиц пены относятся к классу размера частиц - 0,075 мм, что обеспечивает хорошее отделение частиц угля и электролита.

Песок возвращается в мельницу для измельчения в шаровой мельнице. Слив из сепаратора, разбавленный водой в соотношении W: T = (3-4): 1, поступает в контактный бак для смешивания с флотационным реагентом и затем переходит на флотацию.

Флотационная обработка основана на свойствах не увлажняемых (гидрофобных) материалов прилипать к воздушным пузырькам в водном растворе. Гидрофобность материалов можно повысить путем введения в раствор флотационных реагентов, которые, попадая на поверхность мелкодисперсных гидрофобных частиц, еще больше ухудшают их смачиваемость водой, поэтому они более интенсивно прилипают к пузырькам воздуха и выносятся на поверхность пульпы. Для повышения эффективности процесса флотации важно обеспечить тонкое измельчение материала, так как крупные частицы не могут удерживаться воздушными пузырьками.

В процессе вспенивания угля присутствуют два типа частиц: хорошо смачиваемые (гидрофильные) частицы электролита и гидрофобные частицы угля.

Для повышения гидрофобности угля в качестве флотационного реагента используется смесь соснового масла с керосином в соотношении 1:9 или технический скипидар и керосин в соотношении 2:1. Для получения 1 тонны флотационного криолита используется 1700 кг угольной пены, 0,4 кг соснового масла и 3 кг соснового масла. -4 кг керосина. Также возможно использование других типов флотационных реагентов.

Угольные частицы, поглощающие флотационный реагент на своей поверхности, практически не увлажняются водой и переносятся вверх воздушными пузырьками, образуя пену, которая постоянно удаляется механическим ударом с поверхности пульпы. В результате целлюлоза обогащается частицами электролита, которые оседают на дно флотационной машины, а затем удаляются из нее в виде конечного продукта флотации - концентрата. Угольные частицы, удаленные пеной, являются вторым конечным продуктом флотации (хвосты), который направляется на отвал. Химический состав флотационных хвостов выглядит следующим образом, %: F-8.8; Na-6.7; A1 - 5.7; Ca - 0.7; Mg - 0.5; SiO2 0.25; Fe2Оз - 1.6; S04-0.5; ppp 72.1.

Флотационный процесс осуществляется на флотационной машине (см. рис. 2, стр. 38), представляющей собой прямоугольный контейнер, разделенный поперечными перегородками на ряд камер, оснащенных рабочими колесами, вращающимися со скоростью 275-600 об/мин. Благодаря наличию отверстий в нижней части перегородок, уровень пульпы во всех камерах одинаковый. Целлюлоза подается в первую камеру машины и последовательно перемещается из одной камеры в другую. Целлюлоза, обогащенная криолитом, непрерывно вытесняется под действием силы тяжести из последней камеры первой флотационной машины, а угольные частицы в виде пены ударами пекогана с поверхности пульпы каждой камеры ударяются в общую траншею. В первой группе камер первой флотационной машины проводится основная флотация. Хвосты основной флотации направляются на контрольную флотацию, которая осуществляется в нескольких камерах второй флотационной машины. В остальных последовательно соединенных камерах первой и второй флотационных машин криолит подвергается очистке для получения криолитного концентрата. После контрольной флотации и изоляции промежуточного продукта 2 хвосты направляются на отвал.

Первичный криолитовый концентрат направляется на очистную флотацию, продукцией которой являются: промышленный продукт-1, возвращенный на помол и классификацию, и криолитовый концентрат, который после уплотнения, фильтрации и сушки направляется на электролизные элементы. Как правило, целлюлоза криолита, полученная флотацией угольной пены, смешивается с целлюлозой регенерационного криолита, а смешанный криолит отправляется в электролизный цех.

Сухой готовый флотационный криолит должен содержать, %: F - более 44; Nа - не более 30; А1 - более 12; С - 1,5; Si02-0,9; Fе20з-0,5;Н20-1,5.

На каждую тонну полученного флотационного криолита образуется 700 кг хвостов, которые отправляются в шламовое поле (примерно 40% от исходной массы угольной пены).

Основным компонентом флотационных хвостов является уголь, но электролитные компоненты все еще находятся в экологически опасных концентрациях. Если предположить, что при производстве 1 тонны алюминия удаляется 50 кг пены, то в шламовое поле отправляется около 20 кг пены. К этому следует добавить улавливаемую пыль во влажных скрубберах, количество которой составляет около 20 кг на тонну алюминия (для электролитических элементов W). Общее количество шлама и флотационных хвостов составляет около 40 кг на тонну алюминия.

Следовательно, завод мощностью 250 тыс. тонн алюминия в год отправляет на шламовое поле более 10 тыс. тонн веществ, содержащих фтор и другие химические соединения. Поэтому строительство и эксплуатация шламонакопителей связано с экологическими проблемами производства алюминия.

2.2 Химический состав угольной пены

Химический состав угольной пены приблизительно следующий (%):

F - 29-31; Nа - 15-18; А1 - 10-13; Са - 0,8-1,5; Мg -0,2-0,5; SiO2 - 0,2-0,5; Ре20з - 0,2-0,8; С - 28-30.

2.3 Назначение смешанного вторичного криолита

Алюминиевая промышленность является основным потребителем криолитфтористых солей. В электролитическом производстве алюминия криолит служит в качестве расплавленной среды (растворителя) для глинозема.

Криолит - это всего лишь фтористая соль. Единственная соль, которая растворяет глинозем во время электролиза. То есть без этой "мелочи" невозможно извлечь алюминий. Вы можете купить криолит (свежий производится на специальных заводах) или сделать его самостоятельно (так называемый вторичный, из уловленных фторсодержащих веществ).

Улавливаемые газы не только не попадают в атмосферу, но и служат важной причиной получения продукта, очень необходимого для электролиза. После сложных химических процессов из него образуется вторичный смешанный криолит. Перед входом в электролизный цех криолит необходимо высушить. Влажность является его вредной составляющей, что приводит к увеличению потребления сырья и электроэнергии, а также к избыточным выбросам.

Поскольку высушенный криолит является очень пыльным веществом, была установлена мощная трехступенчатая система газоочистки. Все, что она поймала, возвращается к своей основной добыче. Безотходный принцип организации технологий - это путь, который обещает существенную экономию и улучшение экологической ситуации.

Смешанный вторичный криолит предназначен для производства алюминия, стекла, эмали, вторичной обработки металлов и абразивных изделий.

3. КПВО

3.1 Отчерпывание электролита из электролизеров в урны

Известно, что алюминий, образующийся при электролизе, накапливается в шахтной ванне под слоем электролита. Для поддержания нормального технологического режима и конверсии алюминия в товарную продукцию его периодически снимают (заливают) с электролизера. Современные электролизеры средней мощности производят 550-700 кг алюминия в сутки, а высокой мощности - до 1200 кг. В зависимости от принятой технологии и с учетом трудозатрат алюминий выливается из ванн по разным графикам. В отечественной промышленности наиболее распространенным графиком было литье алюминиевых ванн в течение двух дней, в некоторых случаях розлив проводился ежедневно.

Металл выливается из ванн в вакуум с помощью специальных вакуумных ведер, которые транспортируются с помощью электрических мостовых кранов или специальных самоходных машин. Съемная чугунная впускная труба крепится к стальной оболочке вакуумного ковша, облицованная огнеупорным кирпичом с помощью фланцевых соединений.

На верхней крышке ковша расположен герметичный люк для удаления замороженного расплава при очистке ковша. На противоположной стороне впускной трубы имеется смотровое отверстие в корпусе ковша для контроля за ходом заполнения вакуумного ковша.

После монтажа футеровки вакуумное ведро тщательно высушивается и нагревается перед отливкой.

Для создания вакуума в ведре используются различные схемы. Наиболее широко используемые централизованные вакуумные контуры в отделениях электролизного цеха, специально оборудованные высокопроизводительными вакуумными насосами. В этом случае трубопроводы, называемые вакуумными, протягиваются от всех вакуумных станций до вакуумных станций. С помощью гибкого шланга к такой линии, в которую всасывается металл, подсоединяется вакуумное ведро. На каждом ковше установлены вакуумные контуры с помощью вихревых насосов. Для этого воспользуйтесь линиями сжатого воздуха в корпусах, а на вакуумном ковше установлен выталкиватель.

Металл выливается из электролизера через отверстие, пробитое в корке электролита - "вырез"; место для отливки металла для каждой ячейки строго постоянное.

В данный момент форма Насти поддерживается в таком состоянии, что позволяет беспрепятственно разливать металл. Для снижения вероятности плавления конца всасывающего сопла вакуумного ковша дно ванны в зоне "надреза" перед заливкой очищается от осадка.

Операции по литью металла выполняются в следующей последовательности:

Полностью собранный вакуумный ковш подводится к электролизеру, подготовленному для заливки, и его всасывающая труба опускается под слой электролита на глубину не менее 100 мм. В то же время они тщательно следят за тем, чтобы конец трубы не касался дна ванны. Затем смотровое отверстие герметизируется и одновременно ведро подсоединяется к системе, создающей вакуум внутри него. Благодаря вакууму, создаваемому в ведре, металл всасывается в ведро. Металл, поступающий в ведро, контролируется через смотровое отверстие.

При уменьшении содержания алюминия в ячейке напряжение на ней возрастает за счет увеличения сопротивления увеличивающегося межполярного зазора. Поэтому одновременно с литьем анод опускается так, чтобы напряжение не превышало нормального значения более чем на 0,2 В. Все время. Во время литья следите за тем, чтобы анод равномерно упал на всю шахту ванны. Анод не висит на корке электролита и не соприкасается с его впускной трубой, чтобы предотвратить его возгорание.

Количество металла, выливаемого из ванны, определяется через смотровое окошко для заполнения ведра, объем которого известен. Для более точного определения металла отливки используются специальные устройства для взвешивания ковша во время отливки.

После заполнения "вырез" и разрушенные места корки электролита герметизируются глиноземом, и на электролизер подается нормальное рабочее напряжение. Вакуумный ковш с металлом транспортируется либо к месту перелива металла в открытых разливочных ковшах, либо в приемную печь литейного отделения.

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Основные направления, повышения эффективности производства

Повышение эффективности переработки лома и отходов алюминия

Анализ текущей ситуации в странах СНГ с производством вторичных алюминиевых сплавов показывает, что на западноевропейских предприятиях по производству алюминиевого лома и отходов наблюдается значительное отставание.

На фоне неблагоприятной ситуации в России с закупкой алюминиевого лома и отходов, а также привычки крупных литейных заводов в течение многих лет использовать сплавы из первичных металлов наступают трудные времена для производителей вторичных алюминиевых сплавов.

При этом производство вторичного алюминия за счет более низких энергозатрат и значительно меньших, чем при производстве первичного металла, выбросов вредных веществ в окружающую среду будет увеличиваться. По прогнозам, к 2030 году доля переработанного алюминия в общем потреблении может увеличиться до 22-24 млн тонн в год.

В связи с этим, следующие направления в развитии производства вторичных алюминиевых сплавов сегодня вновь становятся актуальными:

1. Использование рациональной схемы переработки алюминиевого шлака для каждого предприятия.

2. Совершенствование технологии подготовки алюминиевого лома к выплавке.

3. Снижение себестоимости рафинирования магния при производстве сплавов с Mg

4. Совершенствование технологии переработки лома в высококачественные сплавы.

Снижение потерь металла с шлаком обусловлено причинами образования шлака при выплавке алюминиевого лома:

1. наличие загрязнений на изношенном ломе, его влажность и степень коррозии, скорость нагрева лома в печи во время плавки;

2. теплопередача на шихтовый слой в топочной камере;

3. наличие в смеси фрагментов лома с высоким содержанием магния.

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОДГОТОВКЕ И ПЛАВКЕ ЛОМОВ

Для снижения выхода шлака и потерь металла с ними проводятся следующие мероприятия: подготовка шихты к плавке, а также процесс плавки лома в топке.

К ним относятся, прежде всего, применение технологий дробления, разделения (пневматических и магнитных), позволяющих:

- во-первых, чистый лом от механических примесей и оксидов;

во-вторых, для сушки металлолома из-за тепла, выделяющегося при дроблении.

Реализация этих рекомендаций позволит снизить количество шлака за счет устранения заторов (балласта) перед плавкой и, как следствие, уменьшить потери металла вместе с ним.

Из практики известно, что выплавка предварительно обработанного лома может уменьшить потери металла по меньшей мере наполовину по сравнению с размером механической блокировки и окислов, удаляемых из лома при его дроблении в результате коррозии.

Проведенные в начале 80-х годов промышленные исследования по выплавке дробленого лома на дробилке "Линдеманн" (Подольский ВКМ) показали, что при плавлении в отражающих печах извлечение металлов увеличивается на 1,5%, а выплавка лома флюсами позволяет увеличить извлечение металлов из сплавов еще на 2%.

Расчеты показывают, что при мощности завода ~ 2000 т. в месяц при выплавке дробленого лома дополнительно будет производиться не менее 35 т алюминиевых сплавов, а при использовании предварительно высушенных флюсов при выплавке (расход 5-7% на вес сплава) дополнительно будет получать такое же количество металла.

Для реализации вышеуказанных предложений необходимо, как минимум, приобрести установку для дробления и отделения алюминиевого лома с последующим его использованием, а также ручной предварительной сортировки лома на группы сплавов на сортировочном конвейере с грохотом для удаления глиняных заторов.

ПЕРЕРАБОТКА ШЛАКОВ

В настоящее время установки плавки с отражающим пламенем образуют около 14-16% от массы переработанного лома и отстойников. На практике, в шлаках, после ручного выбора королей, содержание алюминия в шлаках не превышает 20%. При относительно небольших объемах образования шлака (500-3000 тонн в год) закупка глубокой переработки шлака стоимостью 300-400 тысяч долларов США вряд ли будет экономически целесообразной.

Для условий работы малых и средних предприятий оптимально использовать установки горячей экструзии металла из шлака, которые позволят извлечь из шлака до 80% жидкого алюминия и решить проблему "выгорания" металла при охлаждении, а также значительно снизить запыленность шлака при хранении и транспортировке.

Например, использование горячего прессования шлаков объемом производства -3000 т/год позволит дополнительно обеспечить:

3000 x 0,25 x 0,8 x 0,95 = 570 тонн металла в год;

где: 0,25 - содержание металла в шлаке;

0,8 - извлечение при прессовании;

0,95 экстракция при переплавке спина.

Оставшееся количество металла может быть реализовано предприятиям, специализирующимся на переработке алюминиевого шлака.

Предполагаемый срок окупаемости завода по формовке горячего шлака составит 3-5 месяцев.

Можно также утверждать, что использование горячего прессования шлака приведет к сокращению ручного труда и снижению потерь металла при охлаждении шлака в шлаковой посуде и на складе.

Переработка окисленной части шлака должна осуществляться по стандартной технологии: дробление-разделение с выделением диоксида углерода в концентрат с содержанием металла не менее 50%.

В последние годы на ряде предприятий для переработки концентрата из обогащенного алюминиевого шлака используются грушевидные вращающиеся наклонные печи с петлевой горелкой. Технология предполагает низкое потребление солей (5-7%) и, как следствие, небольшие потери металла с шлаком, меньшее увлечение хлоридов отходящими газами. Однако практика показывает, что плавка шлака во вращающихся вращающихся печах, в отличие от плавки кускового лома, не дает желаемых результатов. Причина, на наш взгляд, в том, что регулирование технологического процесса осуществляется на грани "искусства", во-первых, из-за высокой летучести хлоридов (при испарении в шлаковом слое могут возникать металлотермические реакции), во-вторых, за счет измельчения расплавленных королей металлов слоем оксидов.

Теоретические и экспериментальные исследования процессов плавки алюминиевого лома показывают, что для снижения потерь металла в результате окисления плавка должна происходить в режимах максимально возможного теплового потока от источника тепла к приемнику. При плавлении мелкого гранулированного шлака или шлакового концентрата это достигается путем нанесения тепла на тонкий слой материала, а для резкого уменьшения окисленной поверхности металла (отдельные капли металла) необходимо создать условия для их плавления: "мягкое" смешивание в присутствии поверхностно-активных добавок - расплавленных хлоридов и фторидов.

Эти условия могут быть созданы во вращающейся и вращающейся противоточной цилиндрической печи.

Плавка осуществляется с изменением наклона печи от 0 до 5 - 7 градусов и небольшим количеством оборотов при высоте слоя материала 100 - 200 мм. Испытания по выплавке шлака показали, что при расходе соли не более 7%, извлечение в жидкий металл составляет до 95% от исходного содержания. Аналогичные результаты получены при переплавке цинковых отходов и цинкового шлака, проблема извлечения металла из которых остается актуальной и по сей день. В каждом конкретном случае и для каждого конкретного металлизированного сырья и промежуточной продукции необходимо выбирать количество флюсов, температуру процесса и скорость перемещения нагретого сырья и продуктов плавки.

РАФИНИРОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Одним из путей повышения рентабельности производства вторичных алюминиевых сплавов является расширение ассортимента и производство высококачественных сплавов в соответствии с международными стандартами. Учитывая значительный рост цен на амортизационный лом и постоянный рост цен на энергоносители, это единственный способ удержаться на мировом рынке металлов.

В настоящее время рафинирующие флюсы на основе хлоридов и фторидов калия, натрия и алюминия используются в основном для удаления избытка магния из сплавов. Затраты на приобретение флюсов на некоторых предприятиях, производящих высококачественные литые сплавы, значительны. В связи с этим повышение эффективности их использования актуально как с точки зрения снижения стоимости сплавов, так и снижения вредных выбросов в окружающую среду. На практике при существующих флюсовых технологиях расход активного флюса (смесь криолита, фторида алюминия и сильвинита) обычно составляет 7-10 кг на 1 кг магния, что в 2-3 раза больше, чем теоретически необходимо. Увеличение расхода флюсов увеличивает выход шлаков рафинирования и, как следствие, потери металла вместе с ним. Так, например, завод потребляет до 30 т/месяц. Благодаря двойному перерасходу, поток ECORAF 3 дополнительно производит около 50 тонн шлака. В этом случае шлак будет унесен: 50 x 40% = 20 тонн алюминия, и около 8 тонн металла будет потеряно из-за неполной добычи и окисления.

Эти данные показывают, насколько важен вопрос оптимизации технологии переработки с точки зрения снижения потребления флюса до теоретически необходимого, а также связанного с этим снижения выбросов хлоридов и фторидов в окружающую среду.

Наиболее приемлемым вариантом в этом случае был бы поиск более дешевого потока с наименьшим (близким к стехиометрическому) расходом.

Кроме того, технология должна предусматривать минимизацию времени рафинирования, которое в настоящее время составляет 45-90 минут, а при более глубоком рафинировании магнием (до 0,1%) она может значительно увеличиться.

В настоящее время существуют технологии выплавки и рафинирования вторичного алюминия, которые позволяют снизить потери с шлаком, сократить расход флюса и время рафинирования, а также снизить выбросы галогенов в окружающую среду, в том числе выбросы их залпов. Вопрос заключается в их правильном применении на основе известных идей в теории металлургических процессов и теории печей и гидродинамики расплавов с их искусственным перемешиванием.

Для приведения качества сплавов в соответствие с мировыми стандартами для водородных и неметаллических включений в установках необходимо внедрить систему рафинирования металлов при их разливе на конвейер, включая продувку расплава азотом с последующей фильтрацией через стеклопластиковый или керамический пенополиуретановый фильтр. Инвестиции в создание и развитие такого завода составят около 10 тыс. долларов, эксплуатационные расходы - около 1,2 доллара за тонну сплава. Такой завод с положительным эффектом прошел масштабные промышленные испытания на Ташкентском и Харьковском заводах Втортцветмета в 80-х годах.

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПЛАВКИ АЛЮМИНИЕВОГО ЛОМА В ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ ПЕЧАХ ЗАВОДА

Анализ условий теплопередачи, реализованных в топливных печах отражательного типа, показывает, что теплопередача в них осуществляется в основном за счет теплопередачи (излучения) и зависит от нескольких факторов: излучательной способности газа и кладки к материалу (заряд, бассейн расплава), разницы температур между поверхностями теплопередачи и теплоприемной поверхности до четвертой степени, величины этих поверхностей и времени воздействия. Поскольку все эти значения, за исключением температуры теплообменных поверхностей, практически постоянны, значительно увеличить теплообмен можно только за счет повышения температуры в камере сгорания. Увеличение теплопередачи естественным образом приведет к увеличению скорости плавления заряда.

При плавлении алюминия скорость нагрева шихты в значительной степени определяет количество окисленного металла в процессе плавления.

При переходе от плавильной технологии, установленной на заводах, к плавильной (до 1200C под крышей плавильной печи), регенерация может быть увеличена не менее чем на 1,5%.

Однако в существующих нефтеперерабатывающих печах с отечественными горелками, работающих в холодном или нагретом до 200°С воздухе, достижение этой температуры в плавильном пространстве потребует увеличения расхода топлива не менее чем на 25-30%, что приведет к увеличению объема дымовых газов и повышению их температуры. Существующие системы очистки дымовой трубы и газа вряд ли справятся с новыми параметрами выхлопа.

В этой ситуации есть два технических решения:

- применение системы рекуперации тепла дымовых газов с использованием горелок, работающих на воздухе, нагретом до 900°С.

Система позволяет снизить расход топлива на 25-30% и температуру выхлопных газов до 200-260С.

Последнее обстоятельство существенно облегчит работу системы пылеулавливания и значительно сократит выбросы вредных веществ в окружающую среду.

- Использование обогащённого кислородом дутья (до30% О2), что позволит существенно повысить температуру факела при одновременном снижении количества отходящих газов, уменьшение количества воздуха на их разбавление для снижения температуры перед рукавными фильтрами. В настоящее время, в связи с появлением высокопроизводительных кислородных станций на молекулярных ситах, либо использования жидкого кислорода это решение становится реальностью.

ВВЫВОДЫ

В условиях нарастающего дефицита сырья для выплавки высококачественных вторичных алюминиевых сплавов внедрение рациональных схем подготовки и металлургической переработки алюминиевого лома, повышающих извлечение и качество металла, является актуальной задачей.

С точки зрения минимизации инвестиций наиболее приемлемыми являются следующие меры:

- применение рациональных схем переработки алюминиевого шлака, позволяющих вернуться к производству металла, который уносится при удалении шлака из топки и снижает окисление металла при хранении шлака на складе;

- приобретение дробильно-разделительных установок для переработки алюминиевого лома;

- Внедрение передовых технологий рафинирования алюминиевых сплавов с целью снижения стоимости активных флюсов и повышения качества металлов с содержанием неметаллических включений и водорода;

- применение современных систем рекуперации отработанного тепла для нагрева воздуха, поступающего в камеру сгорания, до 900°С при одновременном снижении температуры отработанных газов до 200-260°С;

- использование обогащенной кислородом струи для увеличения теплопередачи факела в плавильных печах.

5. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

Право на безопасный труд является одним из основных прав трудящихся, которое гарантируется Конституцией Российской Федерации. Охрана труда в соответствии с "Основами законодательства Российской Федерации об охране труда" означает "систему обеспечения безопасности жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающую правовые, социально-экономические, организационно-технические, медицинские, профилактические, реабилитационные и другие меры". Рассмотреть основные положения организации этой работы.

5.1 Санитарно-гигиенические характеристики условий труда

Газообразные вещества, выбрасываемые в атмосферу здания, воздействуют на персонал и создают возможность возникновения профессиональных заболеваний. Поэтому содержание таких соединений в атмосфере рабочей зоны строго ограничено, а их предельно допустимые концентрации приведены ниже:

Тепло от электролитических ячеек оказывает значительное влияние на условия работы в зданиях, в результате чего летом температура на рабочих местах, особенно в одноэтажных зданиях и с многорядными ваннами, часто превышает 50°С, а зимой практически не отличается от наружной температуры за счет большого воздухообмена.

Влажность воздуха на рабочем месте определяется влажностью наружного воздуха.

Отдельные технологические и ремонтные операции, проводимые в мастерской, сопровождаются значительным шумом, который воздействует на органы слуха и организм в целом.

Выполнение определенных операций (работа на самоходных банных машинах, при использовании переносных булавковых машин на ваннах ВТ, пневматических инструментах и т.д.) связано с воздействием вибрации на работника. Эти факторы не являются постоянными и в нормальном состоянии оборудования и машин не превышают допустимых нормативов.

Характерной особенностью электролитического производства алюминия является тепловой эффект и, как следствие, ожоги человеческого организма. Ожоги возможны при выбросе расплава из ванны под воздействием выбрасываемых газов, при заливке и заливке жидкого металла, при контакте с горячими частями технологического оборудования и инструментов и т.д.

Использование значительных количеств различных химических веществ не исключает возможности отравления организма работников и профессионального заболевания.

Газообразные вещества, выбрасываемые в атмосферу здания, воздействуют на персонал и создают возможность возникновения профессиональных заболеваний. Поэтому содержание таких соединений в атмосфере рабочей зоны строго ограничено, а их предельно допустимые концентрации приведены ниже:

Тепло от электролитических элементов оказывает значительное влияние на условия работы в зданиях, в результате чего летом температура на рабочих местах, особенно в одноэтажных зданиях и с многорядными ваннами, часто превышает 50 °С, а зимой практически не отличается от температуры наружного воздуха за счет большого воздухообмена.

Влажность воздуха на рабочем месте определяется влажностью наружного воздуха.

Отдельные технологические и ремонтные операции, проводимые в мастерской, сопровождаются значительным шумом, который воздействует на органы слуха и организм в целом.

Выполнение определенных операций (работа на самоходных банных автоматах, при использовании переносных булавковых автоматов на ваннах ВТ, пневматических инструментах и т.д.) связано с воздействием вибрации на работника. Эти факторы не являются постоянными и в нормальном состоянии оборудования и механизмов не превышают допустимых норм.

Характерной особенностью электролитического производства алюминия является тепловой эффект и, как следствие, ожоги человеческого организма. Ожоги возможны при выбросе расплава из ванны под воздействием выбрасываемых газов, при заливке и заливке жидкого металла, при контакте с горячими частями технологического оборудования и инструментов и т.д.

Использование значительных количеств различных химических веществ не исключает возможности отравления организма работников и профессионального заболевания.

5.2 Электробезопасность

Рассмотреть основные вопросы электробезопасности в цехах электролиза. Как уже упоминалось выше, электролиз последовательно соединяется в большие группы - (серии) и подключается к кремниевой преобразовательной подстанции (CAT). Количество ванн в серии зависит от конструкции электролизера и величины напряжения, которое может обеспечить коробка передач, и достигает 200 шт. Все структурные элементы электролитических элементов надежно изолированы от грунта и заземленных конструкций. Но проведение технологических операций по обслуживанию ванн приводит к полному или частичному закрытию ванн на землю и возникновению токов утечки, которые могут достигать значительных значений. Точки утечки проходят через подземные сооружения (трубопроводы, железобетонные конструкции, оболочки кабелей и т.д.), их попадание во влажный грунт сопровождается электрохимической коррозией, которая разрушает указанные сооружения и способствует возникновению аварий. Нарушение изоляции электролизеров приводит к тому, что одновременно происходит контакт с конструкциями под воздействием электрического тока, протекающего через тело человека. Сила тока выше 0,1 А смертельна для человека, поэтому считается безопасным напряжение не более 36 В, а в некоторых случаях (работа внутри металлических емкостей и т.д.) допускается напряжение не более 12 В.

Лица неэлектрических специальностей могут обслуживать электрифицированные устройства (станки, портативные устройства и инструменты и т.д.) только после производственного инструктажа, в том числе по вопросам электробезопасности.

Предусмотрены различные меры по защите персонала от поражения электрическим током, проходящего через электролизные элементы.

Электрическая изоляция. Электролизные здания являются сложными инженерными сооружениями, и необходимость защиты людей от поражения электрическим током предопределяет необходимость развития многих изоляционных узлов. Сложность заключается в необходимости изолировать многотонные строительные конструкции от земли.

Особую опасность представляет наличие потенциалов заземления на сборных коробчатых конструкциях одноэтажных зданий при проведении таких работ, как очистка Коробова от пыли, сварка при капитальном ремонте и обслуживании катодных корпусов и сборных шин.

Стальные вентиляционные решетки, расположенные вдоль корпусов, укладываются на изолирующие прокладки. Корпуса катодов и шины монтируются на конструкции с прокладками из электроизоляционного материала, чаще всего из асбестоцемента. Электролизеры от стен устанавливаются на расстоянии не менее 4 м, а расстояние между рядами электролизеров должно быть не менее 7 м. Металлические пластины шинных каналов (рифления) закреплены на одном конце к катодному корпусу, и поэтому они находятся под потенциалом ванны. Трубопроводы и дымоходы устанавливаются в обсадные трубы на высоте более 3,5 м, и все трубопроводы и дымоходы должны иметь изоляционные вставки каждые 40 м, а дымовые трубы каждой ванны соединяются с общим потоком через изоляционную вставку.

Отсоединение трансформатора. Электродвигатели, установленные на конструкции электролизера (подъемные механизмы анодов, анодных рам и штор), проходят через изолирующие трансформаторы, в которых вторичная обмотка не заземлена. Это предотвращает попадание постоянного тока в сеть переменного тока, что может привести к серьезным авариям в трансформаторах питания. Поэтому такие изолирующие трансформаторы устанавливаются в два этапа: обеспечивающие потребителей напряжением 380/220 В в корпусе, а трансформаторы второй ступени - непосредственно в корпусе и подключают к ним 4-8 электролизеров. При необходимости ремонта электролизеров, сварочные трансформаторы и другие электрифицированные инструменты соединяются с помощью тех же изоляционных трансформаторов. В системах управления установлены устройства, позволяющие регистрировать износ электрической изоляции между обмоткой двигателя и сетью постоянного тока.

Подъемные механизмы мостовых кранов (крюки, штанги, механизмы на сложных кранах) должны иметь тройную изоляцию от кранового моста, который движется по неизолированным от земли крановым путям - рельсы, тележки изолированы от кранового моста. Механизмы, установленные на тележках, изолированы от корпуса, а крюк изолирован от зажима. Каждая ступень изоляции должна иметь сопротивление не менее 1,5 МОМ, которое может быть изменено портативным мегарегулятором на 1000 В.

Во время работы изоляция периодически очищается от пыли и грязи, а ее состояние контролируется электрической службой. Изолирующий трансформатор. Электродвигатели, установленные на конструкции электролизера (подъемные механизмы анодов, анодных рам и штор), проходят через изолирующие трансформаторы, в которых вторичная обмотка не заземлена. Это предотвращает попадание постоянного тока в сеть переменного тока, что может привести к серьезным авариям в трансформаторах питания. Поэтому такие изолирующие трансформаторы устанавливаются в два этапа: обеспечивающие потребителей напряжением 380/220 В в корпусе, а трансформаторы второй ступени - непосредственно в корпусе и подключают к ним 4-8 электролизеров. При необходимости ремонта электролизеров, сварочные трансформаторы и другие электрифицированные инструменты соединяются с помощью тех же изоляционных трансформаторов. В системах управления установлены устройства, позволяющие регистрировать износ электрической изоляции между обмоткой двигателя и сетью постоянного тока.

Подъемные механизмы мостовых кранов (крюки, штанги, механизмы на сложных кранах) должны иметь тройную изоляцию от кранового моста, который движется по неизолированным от земли крановым путям - рельсы, тележки изолированы от кранового моста. Механизмы, установленные на тележках, изолированы от корпуса, а крюк изолирован от зажима. Каждая ступень изоляции должна иметь сопротивление не менее 1,5 МОМ, которое может быть изменено портативным мегарегулятором на 1000 В.

Во время работы изоляция периодически очищается от пыли и грязи, а ее состояние контролируется электрической службой.

5.3 Техника безопасности при обслуживании электролизеров

Персонал должен знать, что обслуживание ванны должно выполняться в спецодежде и войлочных ботинках, а также на работах, связанных с расплавлением (прокалывание, приготовление глинозема, действие огнетушащих анодов, разливка металла, выплавка холодного металла и т.д.). Должны быть выполнены и пропущены. фиксированная шляпа с защитными очками. Все работы в корпусе выполняются в респираторе.

Запуск и запуск электролизеров. В зависимости от способа запуска электролизеров (новых или после капитального ремонта), их типа (ВТ, В, В, ОА), способа и способа обжига, условия труда и безопасность в корпусе имеют свои особенности. При запуске новых серий с SOA основной особенностью является резко возросшее содержание газа в наплечных ремнях, образующихся при образовании анодов. Объем работ при запуске новых серий всегда больше, а условия работы всегда хуже, чем при запуске ванн после капитального ремонта.

Перед запуском электролизеры тщательно проверяются всеми специалистами мастерской, технологами, механиками, электриками. Пространство вокруг электролизера и шин очищается от посторонних предметов и мусора, готовятся необходимые технологические инструменты, сырье и металлы, необходимость в которых может возникнуть во время обжига и пуска (асбест, изоляционные прокладки, вторичные электролиты, фториды и т.д.).

Часто контроль за распределением тока вдоль дна осуществляется путем определения величины тока, протекающего через цветы, для которых открыты проемы. Такие измерения могут проводиться только под наблюдением технического персонала, после чего каналы автобуса должны быть закрыты, так как санитарно-гигиенические условия работы в этот период очень сложные, что повышает вероятность получения травмы.

При запуске заливка металла и электролита в ванну значительно проще, так как нет необходимости в образовании нового анода. Запуск таких ванн ничем не отличается от запуска новых ванн, но центр и анод при запуске на жидком металле, особенно зимой, должны быть нагреты для удаления влаги и предотвращения взрывов. Во время пуска ванна должна быть закрыта, а весь персонал, не задействованный в пусконаладочных работах, должен быть удален за ограждениями.

В период после пуска меры безопасности не отличаются от требований, предъявляемых к нормально работающим ваннам.

Пробивка корки электролита является одной из основных операций по обработке ванны. В зависимости от типа ячейки, для выполнения этой операции используются определенные машины.

Основной опасностью при выполнении этих операций является воздействие на человека высокой температуры, а также возможность ожогов в результате разряда электролита. Как показывает практика, во время этих операций аварии происходят в результате столкновений автомобилей и людей. Поэтому вы должны выполнять эти операции как можно более тщательно и точно.

При удалении накопленной пены с поверхности электролита необходимо использовать нагретый инструмент, а при распылении щелевой ложкой на боковую поверхность анода - со стороны распыления.

Сырье для ванн поставляется различными способами и с использованием различных машин. При транспортировке глинозема в таких машинах, как MPC и т.п., необходимо следить за тем, чтобы не сбить людей, так как скорость машины достаточно высока; 5 м. Перед началом движения, поворота и обгона людей и транспортных средств необходимо подать звуковой сигнал.

Заправка сырья на корке должна производиться только с передней части машины; реверсирование разрешается только при поворотах, входе и выходе из силоса или стоянки.

Свежий глинозем или другое сырье не должно загружаться на открытую поверхность электролита, так как сырье может содержать влагу или быть холодным, что может привести к взрыву. Свежий глинозем необходимо заливать старым глиноземом на предварительно покрытую поверхность, сбрасывая эструс как можно ближе к коре, чтобы избежать его запыления.

Фторидные ванны часто подаются вручную по индивидуальному графику. Во время этих операций следует помнить, что фториды могут содержать от 0,6 до 6,0% влаги, и поэтому перед подачей в расплав они должны быть надежно нагреты. Фториды следует наливать на корку электролита и посыпать глиноземом, что значительно предотвращает сублимацию и потерю трифторида алюминия.

Переплавка циркулирующих электролитов и "коз". Для поддержания оптимальных технологических параметров, а также для улучшения технико-экономических показателей твердый алюминий переплавляется в ваннах в виде слитков или линейных отходов. Одной из наиболее распространенных операций является переплавка бесформенных пластин (козлов), которые удаляются из демонтированных ванн, содержащих алюминий и электролит. "Козы", извлеченные из центра после охлаждения водой, содержат влагу, поэтому их переплавка требует особых мер предосторожности. Плавка "Козлова" осуществляется только со стороны среднего прохода кузова и с помощью специальной подставки, придающей "козе" наклонное положение. Стойка транспортируется с помощью крана и устанавливается с передними ножками сбоку от ванны. Затем вводят "козу" и осторожно опускают на электролитную корку для сушки и нагрева во время смены. Затем "коза" осторожно опускается мостовым краном в очищенный от коры электролит до соприкосновения с дном, опирается на подставку и прочно фиксируется на ней. После расплавления дно "козы" опускается ниже и снова прикрепляется к подставке. Клетка, на которой тает "коза", должна быть огорожена забором и размещены предупреждающие плакаты.

Отходы литейного производства переплавляются в ванне после нагрева на борту ванны или на корке электролита. При переплавке отходов в ваннах с ОА рекомендуется снять один анод.

Очистка шинных каналов может быть выполнена только с письменного разрешения начальника смены и после измерения напряжения между дном, стенками и арматурой шинного канала и шинными сборками под напряжением, результаты которого записываются в специальный журнал. Очистку каналов можно начинать при напряжении не более 36 В; в противном случае изолируйте опасные участки древесиной, резиновыми матами и т.д. Непосредственно очистку каналов проводит команда из не менее двух человек, а наиболее опытный электролизер назначается производителем работ - наблюдателем и несет ответственность за соблюдение мер безопасности членами команды. Следует помнить, что под слоем пыли можно установить арматуру. Запрещается чистить каналы на ваннах, так как это может привести к попаданию расплава в канал шины.

Металл выливается из ванны с помощью вакуумного ковша, в котором создается вакуум (450-600 мм рт.ст.) при подключении к вакуумной линии или эжекторам. Количество заливаемого металла устанавливается старшим мастером кузова на основании измерений уровня металла в ванне. Наполнение из ванн, расположенных в теле, продольно осуществляется со стороны среднего прохода тела, как правило, один раз в два дня; на ваннах большой вместимости с поперечным расположением в теле, розлив осуществляется ежедневно в конце ванны.

Перед отливкой ванна отключается от системы управления процессом, измеряется уровень металла и электролита и тратится 5-10 минут. Перед заполнением отверстие очищается для установки вакуумного носка, кусочки коры вытягиваются в сторону, и пена осторожно удаляется с поверхности электролита. Заливку металла осуществляет пурер, который проходит специальный инструктаж по технике безопасности. Элемент в процессе заливки контролирует изменение напряжения и, опуская анод, поддерживает его на заданном уровне, предотвращая повышение напряжения более чем на 0,2 В. После заполнения отверстие закрывается глиноземом. Во время этой операции никакие другие работы с ванной не выполняются, и из ванной удаляются посторонние лица..

6. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

6.1 Схема. Получения криолита флотацией угольной пены

Угольная пена

Дробление

Измельчение

Классификация

Пески Пульпа

Основная флотация

Концентрат Хвосты

Перечистная флотация Контрольная флотация

Концентрат Хвосты Промпродукт-2

Сгущение На шламовое поле

Фильтрация Промпродукт-1

Сушка

Флотационный криолит

Рис.1 - Схема. Получения криолита флотацией угольной пены

6.2 Схема. Механическая флотационная машина

Рис. 2. - Схема механической флотационной машины

1 - засасываемый воздух;

2 - минерализованная пена;

4 - мешалка - импеллер;

5 - сливное отверстие.

ЛИТЕРАТУРА

1. Борисоглевский Ю.В., Галевский Г.В., Кулагин Н.М., Минцис М.Я., Сиратзутдинов Г.А., «Металлургия алюминия». М.: Металлургия, 1999.

2. Беляев А.И. «Металлургия легких металлов», М.: Металлургия, 1978.

3. «Цветные металлы» журнал №5, 1996.

4. Багров Н.М., Трофимов Г.А., Адреев В.В. «Основы отраслевых технологий: учебное пособие» СПБ. Издательство СПбГУЭФ 2006.

5. Матюнин В.М. Карпман М.Г., Фетисов Г.П. Материаловедение и технология металлов, 2002.

6. Д. Парфенов «Обработка цветных металлов: борьба противоречий» - издание Аналитического центра «Национальная металлургия» 2004.

7. Уткин Н.В. «Цветная металлургия» - учебник для ВУЗов по специальности «Металлургия цветных металлов» Челябинск 1988.

8. Материалы международной конференции: «Металлургия лёгких металлов на рубеже веков. Современное состояние и стратегия развития», 3-6 сентября 2001.

9. По материалам семинара «РЕЦИКЛИНГ АЛЮМИНИЯ» опубл. В журнале «Металле снабжение и сбыт» №4, с.88 - 91.

10. В. Фёдоров. Вторичный алюминий важное сырьё XXI века! Журнал Вторичные ресурсы № 4-5, с.58-59