Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Снижение энергозатрат при электролитическом производстве алюминия за счет применения хромуглеродсодержащих покрытий блюмсов Гамаюнов, Иван Геннадьевич

Снижение энергозатрат при электролитическом производстве алюминия за счет применения хромуглеродсодержащих покрытий блюмсов
<
Снижение энергозатрат при электролитическом производстве алюминия за счет применения хромуглеродсодержащих покрытий блюмсов Снижение энергозатрат при электролитическом производстве алюминия за счет применения хромуглеродсодержащих покрытий блюмсов Снижение энергозатрат при электролитическом производстве алюминия за счет применения хромуглеродсодержащих покрытий блюмсов Снижение энергозатрат при электролитическом производстве алюминия за счет применения хромуглеродсодержащих покрытий блюмсов Снижение энергозатрат при электролитическом производстве алюминия за счет применения хромуглеродсодержащих покрытий блюмсов
>

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Гамаюнов, Иван Геннадьевич. Снижение энергозатрат при электролитическом производстве алюминия за счет применения хромуглеродсодержащих покрытий блюмсов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.16.02 / Гамаюнов Иван Геннадьевич; [Место защиты: Иркут. гос. техн. ун-т].- Иркутск, 2011.- 144 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/1068

Введение к работе

Актуальность работы. Алюминий - лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия. Широкое применение алюминия в качестве конструкционного материала обуславливает необходимость постоянно наращивать его производство. По оценке аналитиков, ежегодный прирост потребления алюминия в мире до 2016 года будет увеличиваться в среднем на 3,8 %, что составляет примерно 1 200 тыс. тонн алюминия от объемов существующего производства. Важной задачей производителей алюминия является снижение себестоимости, что может быть достигнуто за счет уменьшения расходов электроэнергии и конструкционных материалов. Удельный расход электроэнергаи, и, как следствие, напряжение на электролизере, обусловлены материальным балансом и конструкцией электролизера. Следовательно, все действия, направленные на снижение напряжения, должны сопровождаться изменением конструкции либо изменением технологических параметров электролиза. Напряжение на электролизере зависит от многих параметров, в том числе и от качества контакта в узлах электролизера, а расход материалов определяется сроком службы электролизера. Продолжительность работы электролизера зависит от срока службы катодного узла, который включает в себя стальные стержни (блюмсы). В процессе электролитического получеїшя алюминия путем электролиза из криолит-глиноземных расплавов происходит растворение блюмсов, что приводит к преждевременному выходу катодного блока из строя, а соответственно, к загрязнению алюминия-сырца железом. Повышенное содержание железа в первичном алюминии приводит к снижению сортности, что снижает эффективность производства алюминия. Традиционным способом защиты является изготовление оборудования из легированных хромом и никелем сталей или нанесение защитных покрытий на основе карбида кремния, титана и т.д. Однако изготовление блюмсов из нержавеющей стали значительно повышает его стоимость, а применение защитных покрытий из хрома повышает электрическое сопротивление блюмсов, что приводит к повышению расхода электроэнергии.

Для предохранения блюмсов целесообразен отход от традиционных методов защиты. В качестве перспективного направления весьма актуально рассмотреть нанесение на блюмс композиционных хромовых покрытий с включениями мелкодисперсного углерода, что позволит повысить электропроводность и снизить падение напряжения в катоде электролизера.

Цель работы. Снижение энергозатрат при электролитическом производстве алюминия за счет применения хромуглеродсодержащих покрытий блюмсов.

Для реализации этих целей были поставлены и решались следующие задачи:

изучение влияния различных факторов на падение напряжения в катодном узле;

анализ влияния растворения материала блюмсов на технико-экономические показатели промышленного производства алюминия;

исследование скорости растворения металлов и хромсодержащих сплавов в расплавленном алюминии;

разработка методики снижения падения напряжения в контакте «блок -блюмс» па основе хромуглеродных покрытий;

определение стойкости защитного слоя к воздействию расплавленного алюминия;

изучение падения напряжения в контакте «угольный блок - блюмс с хромуглеродным слоем».

Методы исследования. В работе для решения поставленных задач использовались гравиметрические и электрохимические методы определения стойкости материалов в технологических средах производства алюминия, статистическая обработка результатов измерений с применением пакета прикладных программ «Microsoft Excel», микроскопический анализ для изучения структуры получаемых хромовых покрытий. Эксперименты с расплавленным алюминием проводились в лабораторных условиях. Производились измерения температур теплоотдающих поверхностей блюмсов инфракрасным пирометром «TermaCAME45».

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается привлечением установленных ГОСТом методик при современном метрологическом обеспечении лаборатории ИрГТУ и воспроизводимостью результатов параллельных опытов.

Научная новизна работы заключается в том, что на основе выполненных исследований и анализов впервые:

изучена скорость растворения блюмсов в расплавленном алюминии в интервале температур 700-900 С;

установлено, что в диапазоне температур 700-800 С процесс растворения блюмсов контролируется законами диффузии, а с повышением температуры - кинетическими закономерностями;

установлено влияние добавки мелкодисперсного углерода в хромсодер-жащее покрытие блюмсов на увеличение электропроводности контакта «блок - блюмс», приводящее к снижению удельного расхода электроэнергии;

предложена классификация раннего обнаружения процессов разрушения подины с помощью хром-индикатора.

Практическая значимость. Предложена методика увеличения электропроводности контакта «угольный блок - блюмс» и защиты блюмсов от растворения в расплавленном алюминии при разрушении подины с помощью применения хромуглеродсодержащего слоя. Данная методика позволяет снизить скорость растворения блюмсов в расплавленном алюминии в 2 раза, что повышает сортность получаемого алюминия и увеличивает срок службы элек-

тролизера, а также уменьшить падение напряжения в контакте «угольный блок - блюмс» в 2,5 раза. Предложен способ раннего обнаружения разрушения подины с помощью хром-индикатора. Ожидаемый экономический эффект от использования результатов работы на Братском аліомішиевом заводе составит более 36 млн долл. в год.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях «Перспективы развития технологии, экологии и автоматизащш химических, пищевых и металлурпгческих производств» (Иркутск, 2006-2008); 2-ой Всероссийской школе-семинаре ученых, с международным участием, посвященной 75-летию со дій рождения члена корреспондента РАН СБ. Леонова «Обогащение руд» (Иркутск, 2006); VI-ой Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов алюминиевой промышленности ОАО «СибВа-ми» (Иркутск, 2008).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 работ, в том числе 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК.

Объём її структура работы. Диссертационная работа содержит 144 страницы машинописного текста, 62 рисунка и 41 таблиц}'. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 131 наименования.

Похожие диссертации на Снижение энергозатрат при электролитическом производстве алюминия за счет применения хромуглеродсодержащих покрытий блюмсов