Разрушаване на алуминиевите електролизатори - Вие знаете как
Основните причини за нарушаване на нормалната работа на електролизерите са неспазване на инструкциите за тяхната поддръжка и изискванията за качеството на суровините, прекъсване на електроснабдяването и др. Тези нарушения се развиват постепенно и не се откриват първоначално, могат да доведат до нежелани явления и дори до сериозни аварии.
Горещият ход се причинява от излишък на вложена енергия над консумация. Причините за това нарушение на режима могат да бъдат: увеличено междуполюсно разстояние или повишена плътност на тока, повишен криолитен коефициент, водещ до спад в токовия ток, в резултат на което консумацията на енергия за полезни реакции на разлагане на алуминиев оксид намалява, въглищната "пяна" е слабо отделена от електролита, което води до увеличаване на съпротивлението в междуполюсната междина и до увеличаване на освобождаването на енергия в нея. Повишаването на температурата на електролита по време на развитието на това заболяване води до неговото допълнително влошаване. Например, ако ефективността на тока намалее поради надценено съотношение на криолита, тогава с повишаване на температурата на електролита ефективността на тока ще стане още по-ниска.
Освен това може да възникне влошаване на отделянето на "пяна" и т. н. Последствията от гореща работа са не само в намаляване на текущата ефективност и производителност на електролизера, но и в влошаване на качеството на алуминия от примеси, преминаващи в него поради разтварянето на издатини и натрупвания, образувани по време на пускането на електролизера и имащи по-голямо количество примеси от течния електролит. В допълнение, поради особеностите на циркулацията на електролита и метала (които ще бъдат обсъдени по-долу), первазът става слаб на някое място и общото прегряване на банята води до факта, че се разтваря напълно на това място и по-нататъшното повишаване на температурата може да доведе допробив на електролита и дори метала през това място в облицовката и до аварийното състояние на клетката.
Понякога горещият цикъл се причинява от прекалено ниско междуполюсно разстояние, което води до силно взаимодействие на алуминия, разтворен в електролита, с анодните газове (това състояние се нарича „прищипване на банята“). Често "затягането" е придружено от късо съединение на електродите през парчета пяна или анод, което води до силно нагряване на електролита. При прекалено голяма дебелина на метала е трудно да се разтворят отлаганията от алуминиев оксид, които се събират върху огнището и това води до увеличаване на съпротивлението на контакта на алуминия с въглищното огнище и увеличаване на генерирането на топлина в него, което също допринася за горещото движение на банята. За извличането на утайките е необходим тежък ръчен труд.
За да премахнете бързо горещото движение на банята, трябва правилно да определите причината за това. Ако причината е в неправилно зададени параметри - плътност на тока или междуполюсно разстояние, тогава те трябва да се нормализират. Същото важи и за състава на електролита. Ако обаче нарушението не се отстрани бързо, тогава е необходимо да охладите електролита чрез зареждане на твърд метал или пресен електролит във ваната. При лошо отделяне на "пяната" се зарежда и електролитът и ваната се охлажда, след което се отстранява "пяната".
Ако горещият ход е причинен от локално прегряване, свързано с неравности по анодната подметка, тогава трябва да ги премахнете ръчно. Понякога е възможно да се отстранят нередностите чрез повдигане на анода, т.е. прекъсване на контакта между издатината на анода и алуминия. На това място междуполюсното разстояние е по-малко от средното, плътността на тока е по-голяма и неравномерността се задейства поради интензивното потребление на анода.
За OA съдове локалното прегряване може да бъде причинено от неправилно регулиране на височината на анодния блок: ако се достави нов блоктвърде ниско, плътността на анодния ток върху него се повишава и електролитът на това място се прегрява. Смущенията в разпределението на тока през анодната решетка могат да бъдат причинени от лоши контакти между блока и нипела или между стоманената траверса и алуминиевия прът.
студен ход
Почти студена работа във фабриките възниква поради ограничения или прекъсвания в доставката на електроенергия. За да се възстанови нормалната работа, е необходимо да се увеличи електрическата мощност на ваните, да се изолират чрез увеличаване на слоя алуминиев оксид върху кората и в същото време да се намали натоварването на алуминиев оксид в електролита. При студена работа съставът на електролита не се коригира чрез въвеждане на алуминиев флуорид, тъй като това може само да допринесе за по-нататъшното образуване на натрупвания и издатини, но те са склонни да стопят съществуващите натрупвания и издатини.
Продължителни анодни ефекти понякога се наблюдават при електролизери с ниско ниво на електролита и студена работа, когато във ваната се поддържа високо напрежение за дълго време („слаба“ светкавица) и нормалният режим не се възстановява чрез обичайните мерки. Продължителните анодни ефекти се появяват, като правило, след изливане. Предполага се, че по време на студения цикъл след изливането се създават благоприятни условия за прехода на утайки от алуминиев оксид в електролита, но малкият обем на електролита и ниските температури не допринасят за пълното му разтваряне и суспендираният алуминиев оксид остава в електролита. Прилепвайки към подметката на анода, той води до силно намаляване на работната му повърхност, увеличаване на действителната плътност на аноден ток до критична, което предизвиква аноден ефект. Ясно е, че натоварването на обемните части от алуминиев оксид може само да стабилизира такова състояние на електролитната клетка.
За да премахнете продължителния ефект на анода, повдигнете анода, за да увеличитетемпература на електролита, в същото време се разтопява пресен електролит или се излива течен електролит. За да се затвори голото натрупване, твърд алуминий се разтопява в шахтата на електролизера. В някои случаи, когато продължителен анод: ефектът не се елиминира от тези мерки, те практикуват късо свързване на анода към катода; в този случай флуоровъглеродният филм върху анода се възстановява и анодният ефект спира.
Пробив на стопилката през страничната облицовка. Основната причина за това е дълга работа на горещо, в резултат на което защитните первази се стопяват на някои места на страничната облицовка и облицовката постепенно се разрушава. Наличието на утайки на дъното на клетката също допринася за възникването на такова нарушение, тъй като в тези случаи част от тока преминава през страничната облицовка (ваната работи в "страните"), докато алуминият и натрият се освобождават върху въглищния блок, образуват се алуминиеви карбиди; всичко това. води до бързото разрушаване на блока.
Пробивът на стопилката може да доведе до прекъсване на серийния ток. Освен това, ако стопилката попадне върху шината, тя може да се стопи, което води до аварийно изключване на серията и дълъг престой за смяна на шината. За да се избегне това, когато стопилката пробие, анодът се спуска и мястото на пробив се запушва с циркулиращ електролит с добавки от алуминиев оксид и калциев флуорид. В същото време шините са защитени от разтопяване от стоманени листове. Ако по този начин е било възможно да се спре потока на стопилката, тогава ремонтът на облицовката се извършва без изключване на електролитната клетка. За да направите това, пространството на дъската-анод в мястото на пробив е почти напълно запушено с циркулиращ електролит, за да се създаде временна защитна стена, след това работната зона на катодната обвивка се отрязва, стопилката, замръзнала в облицовката, се отстранява, полученото пространство се затваря със стоманен лист и се напълва с маса на огнището. След товаотстранява се стоманената ламарина и се заварява нова работна платформа. Масата на огнището, постепенно коксуваща, образува достатъчно здрава стена в облицовката.
Нарушения, причинени от незадоволително състояние на анода
Често водят до сериозно нарушаване на технологията за електролиза. Те включват:
ламиниране на анода върху ваните BT и VT, образуване на гърловини на страничната повърхност на анода, т.е. изгаряне на тази повърхност, течове на терена върху електролизарите BT, отделяне на блокове от носещия прът на електролизарите OA, изкривявания на анода.
Разслояването на анодите във ваните BT и BT се дължи на нарушения в технологията на формиране на анодите, които бяха споменати по-горе. По време на разслояването анодът губи силата си и по време на обработката на ваната от него могат да се откъснат големи парчета, което ще доведе до увеличаване на плътността на анодния ток и прегряване на електролита. В онези места, където са се отчупили значителни парчета (обикновено в ъглите на анода), кората на електролита е покрита с голям слой алуминиев оксид, за да се намалят загубите на топлина, и кората не се отваря тук, за да не се създават големи отлагания от алуминиев оксид. Последствията от това нарушение се елиминират само след пълно изразходване на дефектната част от анода и възстановяване на нормалното му напречно сечение.
Шийките на анода изгарят особено силно по време на горещ ход, а също и ако страничната повърхност на анода не е напръскана с електролит. Изгарянето на шийките на VT ваните може да доведе до излагане на някои щифтове от външния ред. В такива случаи секцията на анодната камбана се отстранява, стоманен лист се монтира хоризонтално на нивото на долния ръб на корпуса на анода и течната анодна маса се излива в пространството между корпуса и анода. В резултат на коксуване на тази маса се възстановява изгорялото пространство на анода.
Изтичането на смола през пукнатини в анодите на ваните VT води до факта, че вНа тези места върху подметката се образуват издатини ("конуси"), които, както вече споменахме, могат да доведат до локално прегряване на електролита.
При OA електролизери основните смущения в работата на анодния масив са свързани с топенето на нипелите при прекалено висок ток на отделен блок или при твърде малка дебелина на пепелта, т.е., когато нипелът навлезе в електролита. Ако горната част на блока е силно изгоряла, това може да доведе до счупване на блока и падане в електролита.
Разрушаване на дъното на електролизаторите
Огнището е най-слабото място на електролизера - по време на продължителна работа той се проваля по-рано от всеки друг модул за баня. Моделът на разрушаване на огнището, наблюдаван при демонтажа на електролизери, обикновено се състои в следното: катодните блокове в средната част на ваната се повдигат и централният шев се отваря. Устройството на централния шев в превръзката ви позволява донякъде да укрепите огнището, но повдигането на блоковете води до образуване на пукнатини, сякаш се появяват два централни шева. Докато блоковете се повдигат, стоманените катодни пръти се огъват; краищата на блоковете оказват натиск върху страничната облицовка и причиняват деформация на корпуса, неговите надлъжни и крайни страни в горната част се огъват навън, формата на корпуса в план се доближава до елипса. Получените напрежения са толкова значителни, че могат да доведат до разкъсване на корпуса в ъглите или до отделяне на анкерни болтове (при бани с корпус без дъно) от корпуса.
Увеличаването на експлоатационния живот на огнището е от голямо техническо и икономическо значение по редица причини. Първо, цената на основен ремонт е около една трета от общата цена на електролитна клетка. Второ, по време на ремонта банята не работи дълго време и нейното демонтиране и стартиране е свързано с разходи за труд при трудни условия и освен това в периода след пускане в експлоатация се получава металътНиско качество. Ето защо въпросът за механизма за разрушаване на огнището и разработването на основани на доказателства мерки за увеличаване на експлоатационния живот на електролизерите са от първостепенно значение.
Сега гледната точка (Rapoport et al.) се счита за общоприета, според която разрушаването на огнището се дължи на проникването на натрий във въглищната облицовка. При съвместното освобождаване на натрий и алуминий, което се случва по време на катодния процес, натрият дифундира през дебелината на алуминия и се абсорбира от блоковете на огнището. В този случай блоковете набъбват, тъй като натриевите атоми проникват в пространството между шестоъгълните решетки на въглеродните атоми и ги раздалечават. Това, което се случва, не е просто разтварянето на натрий в графитната решетка, а взаимодействието с образуването на ламеларни въглеродни съединения. Ефектът от разширяването на междубазалните равнини на графита зависи от размера на атома на алкалния метал: за калия той е много по-висок, отколкото за натрия, следователно разрушаването на въглеродно-графитните материали в криолитно-алуминиевите стопилки, съдържащи калиеви йони, се случва много бързо (поради тази причина не се допускат калиеви съединения в електролита в забележими концентрации).
Мерките за увеличаване на експлоатационния живот на огнищата са както следва: 1) подобряване на качеството на огнищните блокове чрез въвеждане в състава им на антрацит и графит (до 20%) - материали, които са най-устойчиви на излагане на натрий; 2) подобряване на качеството на монтажа на огнището, особено на пълнежа на шевовете, които са най-слабият елемент на огнището; 3) поддържане на условия за запалване и стартиране, които допринасят за равномерно нагряване на огнището и достигане на температури на повърхността му преди стартиране от най-малко 950 ° C, тъй като при тези температури натриевите и въглеродните съединения енергично се дисоциират и ефектът на натрия върху огнището намалява; 4) добавяне на калциев флуорид и хлорид към соли по време на стартираненатрий, който импрегнира огнището, което намалява вредното въздействие на натрия върху него; 5) увеличаване на здравината на катодния корпус, особено на горния му пояс, както и здравината и топлоустойчивостта на основата за вани с корпуси без дъно, което намалява деформацията на огнището; 6) равномерен температурен режим на електролиза (краткотрайното охлаждане и прегряване имат малък ефект върху здравината на огнището, но дългите спирания: с последващо нагряване водят до развитие на пукнатини в облицовката, увеличават деформацията на огнището и корпуса и причиняват преждевременна повреда на ваните); 7) осигуряване на постоянството на нивото на стопилката (т.е. сумата от нивата на алуминий и електролит) по време на процеса на електролиза, така че страничните стени на електролизера винаги да са затворени с челюст (в противен случай има опасност от пробив на стопилката през страничната облицовка).
Статия по темата Нарушение на алуминиеви електролизатори