Развитие анодного производства АО «РУСАЛ Новокузнецк»
Введение
Технологическая стратегия ведущих компаний по производству алюминия основана на развитии производства с использованием обожженных анодов, что обеспечивает возможность разработки и модернизации высокоамперных электролизеров, работающих с высокими технико-экономическими показателями. В настоящее время на электролизерах с обожженными анодами производится более 70% выпускаемого в мире первичного алюминия. Технологии высокоамперного электролиза на электролизерах с обожженными анодами мощностью 300-500 кА показывают, что возможно дальнейшее повышение эффективности процесса за счет усовершенствования конструкции электролизеров и прогрессивных технических решений при использовании новых материалов и высококачественного сырья. Основой дальнейшего развитие производства алюминия служит использование электролизеров большой мощности с предварительно обожженными анодами, оснащенными системой сухой газоочистки и автоматизации технологических процессов.
В настоящий момент на АО «РУСАЛ Ново
Содержание
Введение 9
1 Производственная структура АО «РУСАЛ Новокузнецк» 10
2 Производство алюминия 12
3 Характеристика анодного устройства 14
3.1 Технология анода Содерберга 18
3.1.1 Формирование самообжигающегося анода 18
3.1.2 Современное состояние и перспективы развития 22
3.2 Современное состояние производства обожженных анодов для алюминиевых электролизеров 28
4 Исследование экологических и энергетических последствий в работе анодов при производстве алюминия 34
4.1 Нарушения в работе анодов и меры по их предотвращению и ликвидации 34
4.2 Мероприятия интенсивного энергосбережения в производстве алюминия 38
4.3 Влияние анодного эффекта на производство алюминия 47
5 Разработка технологии производства обожженных анодов для алюминиевых электролизеров 51
5.1 Выбор технологии 51
5.2 Требования к сырьевым материалам 51
5.3 Технологическая схема производства обожженных анодов 53
5.3.1 Складирование кокса 54
5.3.2 Складирование пека 55
5.3.3 Прокаливание нефтяного кокса 56
5.3.4 Дозирование 56
5.3.5 Смешение наполнителя и связующего 57
5.3.6 Прессование анодных блоков 57
5.3.7 Обжиг «зеленых» анодных блоков 58
5.3.8 Складирование обожженных анодов 59
5.4 Обоснование выбора печи для обжига анодов алюминиевых электролизеров 60
5.5 Конструкция 60-и камерной печи для обжига «зеленых» анодных блоков 60
5.6 Футеровка печи 67
5.7 Организация работы печи 73
6 Технологические расчеты 78
6.1 Расчет рецептуры коксовой шихты 78
6.2 Расчет материального баланса 82
6.3 Расчет теплового баланса процесса обжига 83
6.4 Расчет горения топлива 85
6.5 Теплотехнический расчет огнеупорной кладки 87
6.5.1 Расчет температуры на наружной поверхности боковой стены 89
6.5.2 Расчет температуры на наружной поверхности торцевой стены печи 91
6.5.3 Расчет температуры на наружной поверхности подины печи 93
6.6 Расчет производительности 60-и камерной печи для обжига анодов 94
7 Повышение экологической безопасности производства анодов 96
8 Экономические расчеты 99
8.1 Расчет объема инвестиций 99
8.1.1 Расчет капитальных вложений в основные фонды 99
8.1.2 Расчет инвестиций в оборотные средства 100
8.1.3 Расчет общей величины инвестиций 102
8.2 Расчет себестоимости одной тонны продукции 102
8.3 Расчет эффективности инвестиций 103
Заключение 105
Список использованной литературы 106
Список использованной литературы
1. Металлургия: технологии, инновации, качество: труды XX Международной научно-практической конференции: в 2-х ч. Ч. 1 / под. ред. Е. В. Протопопова; Сиб. гос. индустр. ун-т. – Новокузнецк: Изд. центр СибГИУ, 2017. – 460 с.
2. РУСАЛ. [Электронный ресурс]. - https://rusal.ru/ (дата обращения 10.09.2022).
3. Галевский, Г. В. Оборудование и технология алюминиевого производства: Учебное пособие / Г. В. Галевский, М. Я. Минцис, В.В.Руднева. – Москва: Наука, 2017. – 251с.
4. Галевский, Г. В. Металлургия алюминия. Технология электроснабжение автоматизация: Учебное пособие / Г.В.Галевский, Н. М. Кулагин, М. Я. Минцис, Г. А. Сиразутдинов. – Москва: Наука, 2008. – 525с.
5. Галевский, Г.В. Металлургия алюминия. Справочник по технологии и оборудованию. / Г.В. Галевский, М.Я. Минцис, Г.А. Сиразутдинов. – Новокузнецк : Издательский центр СибГИУ, 2009. – 251 с.
6. Шадрин, И.А. Исследование влияния свойств фракции «пыль» на повышение качества анодной массы и расход анода при электролизе: магист.дис. / И.А. Шадрин. – Красноярск: СФУ, 2020. – 91 с.
7. Yano et al, US patent, № 4021318, 05.05.1977.
8. Hulse K.L. Anode Manufacture. // R&D Carbon Ltd. 2000.
9. Галевский Г.В. Технология производства электродных масс для алюминиевых электролизеров / Г.В. Галевский [и др.]. – Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1999. – 295 с. 34
10. Фризоргер В.К. Технология коллоидного анода, произведенного на основе механоактивации смеси кокса и пека. / В.К. Фризоргер, А.М. Константинов, Е.М. Маракушена и др. // ТЭВ. – 2005. – № 3.
11. Eldet T., Forslund K., Pedersen R., Sorlie M. ПАУ и выбросы паров пека с поверхности анодов Содерберга. // Технико-экономический вестник РУСАЛа. – 2005. – № 11. – С. 33-37.
12. Галевский Г.В., Кулагин Н.М., Минцис М.Я. Экология и утилизация отходов в производстве алюминия. – М.: Флинта-Наука, 2005. – 267 с.
13. Hulse K.L. Raw Materials, Formulation and Processing Para.
14. Вершинина, Е.П. Тенденции развития производства связующего для анодов алюминиевых электролизеров [Текст] / Е.П. Вершинина, Е.А. Селина // Журнал СФУ: техника и технологии, 2012. – №7. – С. 752-759.
15. Янко, Э.А. Аноды алюминиевых электролизеров [Текст] / Э.А. Янко. – М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2001. – 681 с.
16. Пискажова, Т.В. Анализ расхода анодной массы и электроэнергии для электролизеров надвоицкого алюминиевого завода методами многомерной статистической обработки [Текст] / Т.В. Пискажорова, П.В. Поляков // Журнал Сибирского федерального университета: Техника и технологии, 2012. – №5. – С. 538-553.
17. Короб
При благоприятных условиях обжига практически все смолистые вещества и летучие вещества не теряются из зоны коксования, а перерабатываются с выделением пиролитического углерода. Источником потерь углерода служат утечки части смол и газов коксования через боковую поверхность под колокол.
Зона полукокса является наиболее ответственной за поддержание оптимальной скорости спеканий анодной массы. При минимальной скорости нагрева в процесс коксования достаточно полно вовлекается углерод смол и газов коксования. При быстром коксовании парогазовые продукты создают повышенное давление и быстро удаляются из зоны коксования.
С практической точки зрения имеет значение высота зоны коксования или, точнее, положение линии изотермической стабильности температуры 700оС. Так, при глубоком погружении анода в шахту, во время горячего хода электролизёра и разогрева анода линия изотермической стабильности температуры поднимается, высота зоны коксования снижается, и анодная масса проходит её за более короткий промежуток времени. При этом скорость коксования возрастает. С другой стороны, высоту зоны коксования нельзя беспредельно увеличивать, т.к. она жестко ограничена высотой анодного кожуха и длиной токоподводящего штыря.
Зона кокса (нижняя зона) ограничена линией изотермической стабильности температуры 700оС и нижней поверхностью (подошвой) анода. При 800-850оС происходит практически полное удаление летучих веществ и завершается переход полукокса в кокс. При 800-850оС происходит полное разложение газообразных углеводородов при высокой температуре без доступа кислорода с образованием водорода и пиролитического углерода. Вторичный (пиролитический) углерод откладывается в порах и трещинах