РАСПЛАВЫ
2 · 2019
УДК 669.71
ВЛИЯНИЕ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ
АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ
КАЗАХСТАНСКОГО ЭЛЕКТРОЛИЗНОГО ЗАВОДА
© 2019 г. В. А. Лебедевa, *, Ж. Ж. Камзинb
aУральский федеральный университет им. Первого президента Б.Н. Ельцина,
ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002 Россия
bАО “Казахстанский электролизный завод”,
ул. Сталеваров, 24, 1Павлодар, 40001 Казахстан
*e/mail: v.a.lebedev@urfu.ru
Поступила в редакцию 21.08.2018
После доработки 03.09.2018
Принята к публикации 08.09.2018
По среднемесячным данным ОА “КЭЗ” с января 2010 г. по март 2011 г. для двух
серий электролиза, работающих на заводе, выполнен регрессионный анализ зависи'
мостей среднего напряжения, выхода по току, удельного расхода электроэнергии от
давления паров воды в атмосферном воздухе в районе завода
Увеличение
(
)
P
2
Н
О
на 10 мм рт. ст. практически не оказывает влияния на величину рабочего напря'
2
Н
О
P
жения, повышает выход по току на 0.48-0.63%, снижает удельный расход электро'
энергии на 73-78 кВт · ч/т. Наблюдаемые закономерности объяснены уменьшением
содержания фтора в поступающем в к.г.р. фторированном глиноземе, за счет удале'
ния из него совместно с парами воды фтористого водорода, образующегося при гид'
ролизе AlF3, Na3AlF6 и десорбции при нахождении фторированного глинозема в зо'
не действия пробойников АПГ.
Ключевые слова: фторированный глинозем, содержание фтора, давление паров воды,
среднее напряжение, выход по току, удельный расход электроэнергии, регрессион'
ный анализ.
DOI: 10.1134/S0235010619020026
1. ВВЕДЕНИЕ
На АО “КЭЗ” применяются электролизеры GAMI'320 (1 серия) и NEUI'330 (2 серия)
китайского производства с токовой нагрузкой 320 и 330 кА [1]. В NEUI'330 измени'
лось положение “нулевой” отметки с +1.0 до +2.5 м, кожух заменен на шпангоутный с
составным поясом и поднятым фланцем с набойкой его карбидокремниевой смесью.
Сохранилось пять точек питания глиноземом. Увеличено до 2'х точек питания фтор
солями.
Указанные изменения положительно сказались на магнитно'гидродинамической
стабильности электролизеров. Средняя скорость циркуляции металла для электролизе'
ров 1'ой серии составила 5.3 см/с (максимум 7.2), второй - 3.36 см/с (максимум 5.09).
Перекос металла уменьшился с 4 (1 серия) до 3 см. Уровень волнений не превышал
(13-15) мВ, что говорит о высокой МГД стабильности электролизеров [2].
Благоприятная МГД обстановка на 2'й серии позволила работать при более низких
концентрациях глинозема [3] с более высокими технико'экономическими показате'
лями. Так за 15 мес. работы выход по току и удельный расход электроэнергии соста'
вили: 91.91 ± 0.38% и 13377 ± 120 кВт · ч/т для 1'ой серии, 92.50 ± 0.34% и 13276 ±
± 110 кВт · ч/т для 2'ой серии [3].
Влияние погодных условий на показатели работы алюминиевых электролизеров
187
При электролитическом производстве алюминия глинозем является основным сы'
рьевым компонентом. На 1 т получаемого алюминия необходимо использовать около
2 т глинозема. Естественно его влияние на показатели достаточно значимо.
Электролизеры обеих серий практически полностью используют фторированный
глинозем, прошедший через систему сухой очистки газов (СОГ).
Распыленный в них первичный глинозем эффективно (на 98-99.5%) поглощает га'
зообразные HF, NaAlF4 и твердые взвешенные частицы. Отделенный от газового пото'
ка на рукавных фильтрах фторированный глинозем (ФГ) направляется на электролиз.
При этом значительная часть фторсодержащих соединений возвращается в техноло'
гический процесс, существенно сокращая расход дорогих фторсодержащих солей. В
настоящее время сухая газоочистка успешно работает на большинстве действующих и
на всех вновь вводимых заводах. Между тем сведения о свойствах ФГ и его влиянии на
технико'экономические показатели электролиза ограничены.
Нет однозначного мнения и относительно механизма адсорбции летучих фторидов
на глиноземе. В случае фторида водорода, по мнению Гротхейма и Велча [4], при низ'
ких температурах и давлениях на поверхности глинозема образуется монослой хемс'
орбированного HF.
Al2O3 + nHF = Al2O3 · nHF.
(1)
При высоких давлениях появляется ограниченное количество физически сорбиро'
ванного HF.
При нагревании хемосорбированный газ превращается во фторид алюминия и па'
ры воды по реакции (2):
Al2O3(кр) + 6HF(г) ↔ 2AlF3 + 3H2O(г)
(2)
со смещением вправо при низкой температуре (К400 К = 372) и влево при высокой тем'
пературе (К1250 К = 7.64). По мнению авторов, хотя это уравнение адекватно описывает
принцип, но не является точным.
Поскольку улавливание HF осуществляется поверхностью глинозема, его адсорб'
ционная емкость определяется удельной поверхностью (S, м2/г).
Емкость мономолекулярного поверхностного слоя глинозема по HF (Хм, мг HF на
грамм Al2O3) предложено [5] оценивать по величине удельной поверхности глинозема
S, м2/г:
Xм = [(S · M) : (N · Aм)] · 1020 = 0.292 · S,
(3)
где М - молярная масса HF,
Aм - площадь, занимаемая адсорбированной молекулой HF,
N - число Авогадро.
Учитывая, что удельная поверхность промышленных глиноземов находится в пре'
делах 30-103 м2/г [5, 6], их адсорбционная емкость по HF составляет 9-30 мг/г или
0.9-3 мас. %.
Значительное влияние на адсорбционную емкость глинозема оказывает содержа'
ние в нем влаги. Применяемый в промышленности глинозем имеет две характеристи'
ки влажности MOI (Moisture on Ignition), называемой влагой, и ППП (потери при
прокаливании). MOI определяется по потере массы глинозема при нагреве его до
300°С, ППП - при нагреве от 300 до 1000°С. ППП для разных марок глинозема со'
ставляет 0.6-1.1% [6]. Суммарное содержание воды в глиноземе не должно превышать
3%. При его увеличении до 3.8 об. %, сорбционная емкость глинозема возрастает в
2 раза [7].
В работе Сираева Н.С. [8] отмечается, что глинозем, обработанный возгонами элек'
тролита, смачивается лучше, чем исходный и образует при этом более мягкую корку.
188
В. А. Лебедев, Ж. Ж. Камзин
По мнению авторов [9] наличие HF и NaAlF4 в глиноземе само по себе незначительно
уменьшает время растворения глинозема. Решающую роль в уменьшении времени рас'
творения играет увеличение содержания воды в глиноземе (MOI и ППП), испарение
которой увеличивает турбулентность расплава, что способствует разрушению корки
электролита и глиноземных агломератов на мелкие куски, ускоряя их растворение.
Авторы [10, 11] изучали растворимости криолито'глиноземной корки и различных
видов глинозема в электролите, применяемым на АО “КЭЗ”. Использовали обычные и
фторированные формы глиноземов: недопрокаленного (НП) и укрупненного (ГООК)
Уральского алюминиевого завода и рядового Павлодарского глиноземного завода
(ГОО). Показано, что загружаемый на поверхность расплавленного электролита гли'
нозем образует корочку, которая плавает на поверхности 10-20 с, затем тонет в элек'
тролите, разламываясь на куски. Фторированный глинозем образует более рыхлую ко'
рочку, которая быстрее разрушается из'за бурного выделения паров воды и летучих
соединений. При одинаковой концентрации глинозема в электролите скорость рас'
творения убывает в ряду НПф, ГООф, НП, ГООК, ГОО. Фторированный глинозем
ГООф по скорости растворения превосходит глиноземы НП и ГООК.
Заметное (в 1.5-2.0 раза) увеличение скорости погружения и растворения глинозе'
ма в электролите с ростом содержания фтора во ФГ от 0.75 до 1.6 мас. % подтверждено
также в работах [12, 13].
В работе [14] исследованы физико'химические характеристики глинозема, про'
шедшего через систему сухой газоочистки АО “КЭЗ”. В результате установлено:
- среднее содержание фтора во фторированном глиноземе КЭЗа составило: в 2010 г. -
1.523% (диапазон 1.0-2.4%), в 2011 г. - 1.317% (диапазон 0.7-1.4%).
- наблюдается незначительное увеличение содержания примесей Si, Fe, V, P во
фторированном глиноземе, однако их увеличение не оказывает существенного влия'
ния на выход по току и сортность выпускаемого алюминия'сырца.
- применяемый на КЭЗе глинозем по своей текучести, углу естественного откоса и
пылеуносу удовлетворяет требованиям, предъявляемым к технике и технологии элек'
тролитического получения алюминия с высокими технико'экономическими показа'
телями.
- фторированный глинозем можно использовать для укрытия анодов и корки элек'
тролита без заметного увеличения расхода фторсолей и загрязнения фторидом водо'
рода воздуха рабочей зоны.
В сообщении [15] кратко изложены результаты анализа влияния на показатели
электролиза в основном свойств первичного глинозема: доли в нем α'Al2O3, потери
массы при прокаливании, удельной поверхности глинозема.
По среднемесячным данным ОА “КЭЗ” с января 2010 г. по март 2011 г. для двух се'
рий электролиза, работающих на заводе, выполнен регрессионный анализ зависимо'
стей среднего напряжения, выхода по току, удельного расхода электроэнергии от со'
держания фтора во фторированном глинозема (СF). Увеличение СF на 1% практически
не оказывает влияния на величину рабочего напряжения, снижает выход по току на
0.50-1.1% , повышает удельный расход электроэнергии на 110-170 кВт · ч/т [16].
Данные о влиянии природных условий, в частности влажности атмосферного воз'
духа, на показатели работы алюминиевых элекролизеров в литературе отсутствуют.
Между тем глинозем на АО “КЭЗ” поступает с Павлодарского глиноземного завода в
цистернах, продолжительное время находится в силосах, перемещается в системах
ЦРГ и АПГ атмосферным воздухом, влажность которого оказывает влияние на пер'
вичный глинозем и тем более на ФГ, прошедший систему сухой очистки отходящих из
электролизеров газов.
Цепочка поступления первичного глинозема от производителя АО “Алюминий Ка'
захстана” (АО “АК”) до потребителя АО “КЭЗ” представлена 4 стадиями.
Влияние погодных условий на показатели работы алюминиевых электролизеров
189
1 стадия - Поступающий в автоцистернах первичный глинозем АО “АК” в среднем
за 3 месяца имел следующие параметры влажности, %: ППП - 0.92, влага (MOI) - 0.
При перегрузке аэролифтом в силоса свежего глинозема величина ППП не измени'
лась, а величина влаги увеличилась до 0.05-0.1%.
2 стадия - Величина ППП во фторированном глинозеиме КЭЗ на выходе из СОГ
составила 2.41%, что превышает ее величину в первичном глиноземе в 2.6 раза. Содер'
жание влаги также увеличилось до 1.35%. При этом значительное увеличение общего
содержания влаги во фторированном глиноземе вызвано влажностью атмосферного
воздуха, поступающего на сухую очистку газов.
3 стадия - При транспортировке глинозема из СОГ в бункера АПГ на электролизер
он подвергается воздействию окружающего воздуха, вследствие наличия неплотно'
стей в транспортных сетях. При этом величина ППП практически не изменяется, а ве'
личина MOI увеличивается в обычных условиях на 0.03-0.1%, а после дождя на 0.19%,
за счет адсорбции влаги из воздуха.
4 стадия - На стадии загрузки глинозема в бункер АПГ до его высыпания из дозато'
ров АПГ, глинозем частично прогревается в бункере, а содержание влаги в нем умень'
шается в среднем на 0.07%. При выгрузке глинозема из дозатора АПГ непосредствен'
но в зону работы пробойника, основная часть влаги испаряется практически мгновен'
но. В объем электролита поступает примерно 10% исходного содержания влаги. Эта
влага, находящаяся на поверхности кристаллов глинозема, в начальный период обво'
лакивается твердой корочкой электролита, но также испаряется достаточно быстро,
не достигая рабочей зоны электрохимической реакции. По этой причине величина ад'
сорбционной влаги не должна оказывать значительного влияния на основную элек'
трохимическую реакцию, существенно изменяя при этом состав ФГ.
Цель настоящей работы - на основании анализа заводских данных оценить влияние
погодных условий на показатели работы алюминиевых электролизеров ОА “КЭЗ”.
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
По статистическим данным завода за период с января 2010 г. по март 2011 г. для двух
серий электролиза выполнен регрессионный анализ зависимости среднемесячных по'
казателей электролиза (рабочее напряжение, выход по току, удельный расход электро'
энергии) от погодных условий в районе АО “КЭЗ”.
В табл. 1 приведены среднемесячные данные по параметрам воздуха в г. Павлодар за
2010 г. и результаты расчетов давления паров воды в конкретных погодных условиях.
В таблице приняты следующие обозначения:
Т - температура воздуха на высоте 2.0 м над поверхностью земли, °С;
Ро - атмосферное давление на уровне станции, мм рт. ст.;
U - относительная влажность (%) на высоте 2.0 м над поверхностью земли;
Рнас - давление насыщенного водяного пара при соответствующей температуре воз'
духа, мм рт. ст.;
Давление насыщенного водяного пара при указанной температуре атмосферного воз'
- давление паров воды при указанных Рнас, относительной влажности воздуха,
Н
О
P
2
атмосферного давления, мм рт. ст. в атмосферном воздухе находили по формуле:
P
o
U
P
,
мм рт. ст. =
P
⋅
⋅
(4)
Н
2
О
нас
760 100
Таким образом, давление паров воды являетс параметром, учитывающим все харак'
теристики атмосферного воздуха: температуру от -25.9 до 20.6°С, давление насыщен'
ного пара воды при этих температурах 0.32-9.88 мм рт. ст., относительную влажность
воздуха 74.8-50.6%, атмосферное давление 767-746.6 мм рт. ст.
190
В. А. Лебедев, Ж. Ж. Камзин
Таблица 1
Среднемесячные данные по параметрам воздуха в г. Павлодар за 2010 г.
Твоздуха
Давление
Влажность
Номер месяца
Рнас
P
Н2О
Т
Ро
U
1
0.43
-25.9
764.0
74.8
0.32
2
0.57
-23.2
761.7
74.4
0.43
3
2.34
-7.9
756.0
76.2
1.77
4
6.87
5.7
757.5
58.0
3.97
5
10.81
12.4
751.2
52.2
5.58
6
18.23
20.6
747.9
49.6
8.90
7
16.51
19.0
746.6
60.9
9.88
8
17.55
20.1
749.4
50.6
8.81
9
10.81
12.4
753.1
55.8
5.98
10
6.42
4.7
756.4
64.8
4.14
11
4.58
0.0
754.5
72.9
3.31
Таблица 2
Результаты работы серий ОАО “КЭЗ”
1'я серия
2'я серия
Номер
месяца
среднее
выход
удельный
среднее
выход
удельный
СF
С
напряжение
по току
расход
напряжение
по току
расход
F
1
4.136
91.68
13437
1.82
4.157
91.73
13497
-
2
4.131
91.86
13394
1.68
4.145
92.1
13405
-
3
4.132
91.83
13402
1.26
4.207
91.5
13700
-
4
4.136
91.70
13432
1.57
4.145
91.4
13420
1.54
5
4.131
91.71
13414
1.57
4.128
92.84
13241
1.55
6
4.133
91.95
13386
-
4.121
92.66
13247
-
7
4.133
92.09
13364
1.19
4.113
92.81
13199
1.64
8
4.132
92.07
13365
1.63
4.116
92.81
13208
1.62
9
4.126
91.45
13439
1.45
4.112
92.25
13276
1.88
10
4.126
91.54
13425
1.37
4.108
92.37
13246
1.53
11
4.128
91.69
13409
1.37
4.112
92.43
13248
1.58
12
4.125
92.24
13319
1.15
4.113
93.04
13167
1.39
13
4.123
92.17
13324
1.23
4.112
93.46
13104
1.37
14
4.117
92.39
13272
1.66
4.117
93.12
13167
1.52
15
4.111
92.23
13276
1.36
4.113
93.05
13165
1.60
В табл. 2 и на рис. 1 приведены среднемесячные показатели работы двух серий
ОАО “КЭЗ” и содержание фтора в использованном глиноземе с января 2010 (№ 1) по
март 2011 (№ 15).
Если исключить показатели 2'ой серии за март, апрель 2010 г. (№ 3, 4), отчетливо
проявляются тенденции снижения среднего напряжения с 4.15 до 4.11 В, повышения
выхода по току с 91.7 до 92.7%, сокращения расхода электроэнергии с 13370 до
Влияние погодных условий на показатели работы алюминиевых электролизеров
191
4.22
4.20
4.18
4.16
4.14
4.12
4.10
0
2
4
6
8
10
12
14
16
94.0
93.5
93.0
92.5
92.0
91.5
91.0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
13 700
13 600
13 500
13 400
13 300
13 200
13 100
13 000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Номер месяца
Рис. 1. Изменение среднемесячных показателей работы серий 1 ( ) и 2 ( ) КЭЗ с января 2010 г. (1) по март
2011 г. (15).
13240 кВт · ч на тонну алюминия, отражающие постоянную работу коллектива завода
по совершенствованию технологии обслуживания электролизеров.
Особенно ярко это проявилось для двух серий в конце 2010-начале 2011 гг., когда за
счет реализации инноваций выход по току был повышен на 0.60-0.75%, удельный
расход электроэнергии снижен на 110-130 кВт · ч на 1 т алюминия. Высокие показате'
ли этих месяцев (12-15) пришлось не учитывать при статистическом анализе.
Для второй серии из рассмотрения так же исключены низкие показатели работы за
январь-апрель 2010 г., связанные с серьезными последствиями нарушения техноло'
гии обслуживания электролизеров.
Регрессионный анализ № 1 выполнен для 1'ой серии за 11 мес. (1-11), для 2'ой се'
рии за 7 мес. (5-11).
При повторном регрессионном анализе мы постарались нивелировать влияние со'
держания фтора во ФГ на полученные результаты. Исключены из рассмотрения из'за
192
В. А. Лебедев, Ж. Ж. Камзин
4.138
4.136
4.134
4.132
4.130
4.128
4.126
4.124
0
2
4
6
8
10
12
92.2
92.1
92.0
91.9
91.8
91.7
91.6
91.5
91.4
0
2
4
6
8
10
12
13 450
13 440
13 430
13 420
13 410
13 400
13 330
13 380
13 370
13 360
0
2
4
6
8
10
12
Давление паров, мм рт. ст.
Рис. 2. Зависимость среднемесячных показателей работы серии 1 от давления паров воды в атмосферном
воздухе за 11 мес.
повышенного содержания фтора во ФГ результаты серии 1 за январь, февраль 2010 г.
серии 2 за сентябрь 2010 г, а также из'за отсутствия данных о содержании фтора в ФГ
за июнь 2010 г. для двух серий.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ. ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты выполненных регрессионных анализов приведены на рис. 2-5 и в табл. 3.
Значимые, но невысокие величины коэффициентов детерминированности (R2) при
анализе № 1 свидетельствуют о приближенном характере полученных зависимостей,
Влияние погодных условий на показатели работы алюминиевых электролизеров
193
4.138
4.136
4.134
4.132
4.130
4.128
4.126
4.124
0
2
4
6
8
10
12
92.2
92.1
92.0
91.9
91.8
91.7
91.6
91.5
91.4
0
2
4
6
8
10
12
13 450
13 440
13 430
13 420
13 410
13 400
13 330
13 380
13 370
13 360
0
2
4
6
8
10
12
Давление паров, мм рт. ст.
Рис. 3. Зависимость среднемесячных показателей работы серии 2 от давления паров воды в атмосферном
воздухе за 8 мес.
обусловленном как погрешностью используемых статистических данных, так и влия'
нием на показатели электролиза других факторов [15, 16].
Интересно, что зависимости параметров электролиза от давления паров воды в ат'
мосферном воздухе оказались для серии 1 близкими, для серии 2 практически одина'
ковыми по результатам двух анализов, подтверждая их достоверность.
Существенное повышение коэффициентов детерминированости при регрессион'
ном анализе № 2, подтверждает наличие ранее установленной зависимости показате'
лей электролиза алюминия от содержания фтора во ФГ. Ее нивелирование позволило
установить более корректные соотношения, которым мы отдаем предпочтение.
194
В. А. Лебедев, Ж. Ж. Камзин
4.130
4.125
4.120
4.115
4.110
4.105
0
2
4
6
8
10
12
92.9
92.8
92.7
92.6
92.5
92.4
92.3
92.2
0
2
4
6
8
10
12
13 280
13 270
13 260
13 250
13 240
13 230
13 220
13 210
13 200
13 190
0
2
4
6
8
10
12
Давление паров, мм рт. ст.
Рис. 4. Зависимость среднемесячных показателей работы серии 1 от давления паров воды в атмосферном
воздухе за 7 мес.
На величину Uср давление паров воды в атмосферном воздухе практически не влия'
ет. Это свидетельствует о незначительном изменении состава и свойств оксифторид'
ных ионов, существующих в к.г.р.
Более заметно погодные условия влияют на величины выхода по току и удельного
расхода электроэнергии. Повышение давления паров воды на 10 мм рт. ст. приводит к
повышению выхода по току на 0.48-0.63%, снижению удельного расхода электро'
энергии на 73-79 кВт · ч/т.
Давление паров воды в атмосферном воздухе положительно влияет на показатели
электролиза алюминия косвенно, через уменьшение содержания фтора во ФГ, посту'
пающим в криолит'глиноземный расплав. Важную роль при этом играет МOI (влага),
содержание которой во ФГ повышается с увеличением давления паров воды в атмо'
сферном воздухе, поступающим в систему сухой очистки газов.
Влияние погодных условий на показатели работы алюминиевых электролизеров
195
4.130
4.125
4.120
4.115
4.110
4.105
0
2
4
6
8
10
12
93.0
92.9
92.8
92.7
92.6
92.5
92.4
92.3
92.2
0
2
4
6
8
10
12
13 290
13 280
13 270
13 260
13 250
13 240
13 230
13 220
13 210
13 200
13 190
0
2
4
6
8
10
12
Давление паров, мм рт. ст.
Рис. 5. Зависимость среднемесячных показателей работы серии 2 от давления паров воды в атмосферном
воздухе за 5 мес.
При высыпании порции глинозема из дозатора в зону действия пробойников систе'
мы АПГ, резко повышается температура ФГ, начинается интенсивное испарение из
него влаги, гидролиз AlF3, Na3AlF6 с выделением HF. При этом одновременно в соот'
ветствии с константой равновесия реакции (2) растет десорбция с поверхности частиц
ФГ газообразного HF, который вместе с парами воды удаляется из электролизера. В
результате заметно уменьшается содержание фтора во ФГ, поступающем в к. г. р., что в
соответствии с работой [16] способствует улучшению показателей электролиза.
При работе с первичным глиноземом, содержание влаги в котором незначительно,
влияние погодных условий на показатели электролиза ранее не выявлено.
196
В. А. Лебедев, Ж. Ж. Камзин
Таблица 3
Результаты регрессионного анализа зависимости среднемесячных показателей работы
двух серий КЭЗ от содержания фтора во фторированном глиноземе
Номер
Номер
Число эл'р
Аппроксимирующие уравнения для показателей
R2
серии
анализа
Uр, В = (4.132 ± 0.002) - (0.0001 ± 0.004)
P
Н
О
± 0.004
0.0
2
1
11
ηт, % = (91.64 ± 0.11) + (0.029 ± 0.018)
P
Н
О
± 0.18
0.223
2
W, кВт · ч/т = (13429 ± 13) - (4.78 ± 2.22)
P
Н
О
± 23
0.341
2
1
Uр, В = (4.132 ± 0.002) - (0.0001 ± 0.004)
P
± 0.004
0.00467
2
Н
О
2
8
ηт, % = (91.59 ± 0.09) + (0.048 ± 0.015)
P
± 0.13
0.616
2
Н
О
W, кВт · ч/т = (13441 ± 11) - (7.30 ± 1.91)
P
± 16
0.709
Н
2
О
Uр, В = (4.111 ± 0.009) + (0.0006 ± 0.0001)
P
± 0.007
0.055
Н
2
О
1
7
ηт, % = (92.16 ± 0.24) + (0.065 ± 0.034)
P
± 0.20
0.418
Н
2
О
W, кВт · ч/т = (13284 ± 26) - (6.93 ± 3.73)
P
± 23
0.408
Н
2
О
2
Uр, В = (4.113 ± 0.010) + (0.0003 ± 0.0015)
P
Н
О
± 0.009
0.013
2
2
5
ηт, % = (92.25 ± 0.20) + (0.0631 ± 0.029)
P
Н
О
± 0.16
0.619
2
W, кВт · ч/т = (13278 ± 6) - (7.89 ± 0.81)
P
Н
О
± 4.7
0.969
2
4. ВЫВОДЫ
По среднемесячным данным ОА “КЭЗ” с января 2010 г. по март 2011 г. для двух се'
рий электролиза, работающих на заводе, выполнен регрессионный анализ зависимо'
стей среднего напряжения, выхода по току, удельного расхода электроэнергии от дав'
ления паров воды в атмосферном воздухе в районе завода
(P
)
Увеличение
P
на
Н
2
О
Н
2
О
10 мм рт. ст. практически не оказывает влияния на величину рабочего напряжения,
повышает выход по току на 0.48-0.63%, снижает удельный расход электроэнергии на
73-78 кВт · ч/т. Наблюдаемые закономерности объяснены уменьшением содержания
фтора во ФГ поступающем в к. г. р., за счет удаления из него совместно с парами воды
HF, образующегося при гидролизе AlF3, Na3AlF6 и десорбции из фторированного гли'
нозема при нахождении его в зоне действия пробойников АПГ.
Хорошая согласованость полученных результатов для двух серий свидетельствует о
их достоверности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. И б р а г и м о в А . Т. , П а к Р. В . Электрометаллургия алюминия. Казахстанский
электролизный завод. Павлодар: ТОО “Дом печати”. 2009. 261 с.
2. С к о р н я к о в В . И . , Ж а р о в А . Ф . , В е с е л к о в В . В . , Б о г д а н о в Ю . В . ,
Смоляницкий Б.И., Надточий А.М., Камаганцев В.Г. Исследование влия'
ния номинальной ЭДС на качество регулировки межполюсного расстояния электролизера на
силу тока 300 кА // Цветные металлы. 2005. № 11. С. 57-64.
3. Л е б е д е в В . А . , К а м з и н Ж . Ж . Эффективность работы системы автоматической
подачи глинозема на Казахстанском электролизном заводе // Вестник ИрГТУ. 2016. № 10.
С. 162-170.
Влияние погодных условий на показатели работы алюминиевых электролизеров
197
4. Гр о т х е м К . , В е л ч Б . Д ж . Технология для алюминиевого предприятия / Пер. с англ.
Е. Горланова. Братск: БрАЗ. 1989. 164 с.
5. Га л е в с к и й Г. В . , Ку л а г и н И . М . , М и н ц и с М . Я . Экология и утилизация от'
ходов в производстве алюминия. Уч. пос. Новосибирск: Наука. 1997. 158 с.
6. Б у з у н о в В . Ю . , П е ч е р с к а я Т. Д . , То я н ч и н А . С . Качество и структура по'
ставок глинозема на алюминиевые заводы РУСАЛ // “Алюминий Сибири'2009”. Сб. докл.
15 Межд. конф. (8-10 сентября 2009). Красноярск: ООО “Версо”. 2009. С. 249.
7. В а с ю н и н а И . П . Потери фторидов и возможности их уменьшения. Красноярск:
Высшие Российские алюминиевые курсы. 2005. 19 с.
8. С и р а е в Н . С . Влияние физико'химических характеристик глинозема на показатели
работы алюминиевых электролизеров // Цветные металлы. 1986. № 11. С. 37-41.
9. И с а е в а Л . А . , П о л я к о в П . В . Глинозем в производстве алюминия электролизом.
Краснотурьинск: Изд. дом ОАО “БАЗ”. 2000. 199 с.
10. К а м з и н Ж . Ж . , В ы с т у п о в Э . А . , Я н к о Э . Л . Изучение растворимости гли'
нозема и криолит'глиноземной корки в электролите алюминиевых электролизеров АО “КЭЗ” //
Научно'технические ведомости СПБГПУ. Наука и образование 3. 2011. Вып. 3. С. 144-149.
11. К а м з и н Ж . Ж . , Р а к Р. В . , И б р а е в И . К , С у ю н д и к о в М . М . Раствори'
мость глинозема в электролит'глиноземном расплаве // Наука и техника. Казахстан. 2010.
№ 3. С. 51-55.
12. В л а с о в Л . А . Интенсификация растворения глинозема в электролитах мощных
алюминиевых электролизеров. Автореферат дисс. канд. техн. наук. Санкт'Петербург. 2012.
22 с.
13. Б а ж и н В . Ю . , С и з я к о в В . М . , В л а с о в А . А . , Х р а п к о в а А . Н . Техноло'
гия дискретного питания для алюминиевых электролизеров // Цветные металлы'2012. Сб. докл.
4 Межд. конгресса (5-7 сентября 2012 г). Красноярск: ООО “Версо”, 2012. С. 454-463.
14. К а м з и н Ж . Ж . , С е н и н В . И . Исследование свойств различных типов глинозема
применительно к Казахстанскому электролизному заводу // Цветные металлы. 2011. № 7.
С. 32-35.
15. К а м з и н Ж . Ж . , Л е б е д е в В . А . Влияние физико'химических свойств глинозема
на технологические показатели электролиза алюминия электролизеров АО “КЭЗ” // Метал'
лургия легких и тугоплавких металлов. Сб.материалов Ш Межд.НТК. Екатеринбург: УрФУ.
2014. С. 100-103.
16. К а м з и н Ж . Ж . , Л е б е д е в В . А . Влияние содержания фтора в глиноземе на пока'
затели работы алюминиевых электролизеров Казахстанского электролизного завода // Рас'
плавы. 2017. № 6. С. 4-9.
Influence of Weather Conditions on Aluminum Work Indicators
of Electrolysis of Kazakhstan Electrolysis Factory
V. A. Lebedev1, Zh. Zh. Kamzin2
1Ural Federal University named after the first Russian President Boris Yeltsin,
Mira st., 19, Yekaterinburg, 620002 Russia
2JSC “Kazakhstan Electrolysis Plant”, Stalevarov st., 24, Pavlodar, 140001 Republic of Kazakhstan
According to the average monthly data of OA “KEZ” from January 2010 until March
2011 for two series of electrolysis, working at the plant, a regression analysis of the depen'
dences of the average voltage, current yield, specific consumption of electricity from the wa'
ter vapor pressure in atmospheric air (P) was performed. Increase in P by 10 mm Hg does
not affect the amount of working interference, increases the current efficiency by 0.48-
0.63%, reduces the specific power consumption by 73-78 kW · h/t. The observed regularities
are explained by a decrease in the fluorine content in flowing into the cryolite'alumina melt
of alumina by the removal of desorbed hydrogen fluoride with water vapor in the presence of
fluorinated alumina in the range of APG punching.
Keywords: fluorinated alumina, fluorine content, water vapor pressure, average voltage,
current efficiency, specific power consumption, regression analysis
198
В. А. Лебедев, Ж. Ж. Камзин
REFERENCES
1. Ibragimov A.T., Pak R.V. Electrometallurgy of aluminum [Elektrometallurgiya alyuminiya]. Ka'
zakhstan electrolysis plant. Pavlodar: “Press House” LLP. 2009. 261 p. [In Rus.].
2. Skornyakov V.I., Zharov A.F., Veselkov V.V., Bogdanov Yu.V., Smolyanytsky B.I., Nadtochiy A.M.,
Kamagantsev V.G. Investigation of the effect of the nominal EMF on the quality of adjustment of the
poletocell distance of the cell to a current of 300 kA [Issledovaniye vliyaniya nominal’noy EDS na
kachestvo regulirovki mezhpolyusnogo rasstoyaniya elektrolizera na silu toka 300 kA]// Nonferrous met'
als. 2005. № 11. P. 57-64. [In Rus.].
3. Lebedev V.A., Kamzin Zh.Zh. Efficiency of the automatic alumina feed system at the Kazakh'
stan electrolysis plant [Effektivnost’ raboty sistemy avtomaticheskoy podachi glinozema na Kazakhstan/
skom elektroliznom zavode] // Vestnik IrSTU. 2016. №10. P. 162-170. [In Rus.].
4. Grothhem K., Welch B.J. Technology for the aluminum enterprise [Tekhnologiya dlya aly/
uminiyevogo predpriyatiya] / Trans. With the English. E. Gorlanova. Bratsk: BrAZ. 1989. 164 p.
[In Rus.].
5. Galevsky G.V., Kulagin I.M., Mintsis M.Ya. Ecology and waste utilization in aluminum pro'
duction [Ekologiya i utilizatsiya otkhodov v proizvodstve alyuminiya]. Uch. Pos.. Novosibirsk: Science,
1997. 158 p. [In Rus.].
6. Buzunov V.Yu., Pecherskaya TD, Toyanchin A.S. Quality and structure of supplies of alumina to
aluminum plants RUSAL [Kachestvo i struktura postavok glinozema na alyuminiyevyye zavody RUSAL] //
Aluminum of Siberia'2009. Sat. Doc. 15 Int. Conf (September 8-10, 2009). Krasnoyarsk: OOO Verso.
2009. P. 249. [In Rus.].
7. Vasyunina I.P. The loss of fluorides and the possibility of their reduction [Poteri ftoridov i
vozmozhnosti ikh umen’sheniya]. Krasnoyarsk: Higher Russian aluminum courses.
2005.
19 p.
[In Rus.].
8. Siraev N.S. Influence of physical and chemical characteristics of alumina on the performance of
aluminum electrolyzers [Vliyaniye fiziko/khimicheskikh kharakteristik glinozema na pokazateli raboty
alyuminiyevykh elektrolizerov] // Nonferrous metals. 1986. № 11. P. 37-41. [In Rus.].
9. Isaeva L.A., Polyakov P.V. Alumina in the production of aluminum by electrolysis [Glinozem v
proizvodstve alyuminiya elektrolizom]. Krasnoturyinsk: Izd. House of JSC “BAZ”. 2000. 199 p.
[In Rus.].
10. Kamzin Zh.Zh., Vystupov E.A., Yanko E.L. Study of solubility of alumina and cryolitealumina
crust in the electrolyte of aluminum electrolyzers of JSC “KEZ” [Izucheniye rastvorimosti glinozema i
kriolit/glinozemnoy korki v elektrolite alyuminiyevykh elektrolizerov AO “KEZ”]. Scientific and techni'
cal statements of SPbSPU. Science and education. 2011. № 3. P. 144-149. [In Rus.].
11. Kamzin Zh.Zh., Rak R.V., Ibrayev I.K., Suyundikov M.M. Solubility of alumina in an electro
lytealumina melt [Rastvorimost’ glinozema v elektrolit/glinozemnom rasplave] // Nauka i Tekhnika. Ka'
zakhstan. 2010. № 3. P. 51-55. [In Rus.].
12. Vlasov L.A. Intensification of dissolution of alumina in electrolytes of powerful aluminum
electrolysers [Intensifikatsiya rastvoreniya glinozema v elektrolitakh moshchnykh alyuminiyevykh elek/
trolizerov]. Abstract of Diss. Cand. Tech. Sciences. St. Petersburg. 2012. 22 p. [In Rus.].
13. Bazhin V.Yu., Sizyakov V.M., Vlasov A.A., Khrapkova A.N. Technology of Discrete Power
Supply for Aluminum Cells [Tekhnologiya diskretnogo pitaniya dlya alyuminiyevykh elektrolizerov] //
Sb. Doc. 4th Int. Congress Nonferrous metals of Siberia'2012. (September 5-7, 2012). Krasnoyarsk:
OOO Verso. 2012. P. 454-463. [In Rus.].
14. Kamzin Zh.Zh., Senin V.I. Investigation of the properties of various types of alumina as ap'
plied to the Kazakhstan electrolysis plant [Issledovaniye svoystv razlichnykh tipov glinozema primeni/
tel’no k Kazakhstanskomu elektroliznomu zavodu] // Tsvetnye Metally. 2011. № 7. P. 32'35. [In Rus.].
15. Kamzin Zh.Zh., Lebedev V.A. Influence of physical and chemical properties of alumina on
technological parameters of electrolysis of aluminum electrolyzers of JSC “KEZ” [Vliyaniye fiziko/
khimicheskikh svoystv glinozema na tekhnologicheskiye pokazateli elektroliza alyuminiya elektrolizerov
AO “KEZ”] // Sb. Materials III th Int. Scientifictech. Knot. Metallurgy of light and refractory metals.
Ekaterinburg: UrFU. 2014. P. 100-103. [In Rus.].
16. Kamzin Zh.Zh., Lebedev V.A. Influence of the content of fluorine in alkaline on the indicators
of aluminum electrolysers of the Kazakhstan electrolysis factory [Vliyaniye soderzhaniya ftora v gli/
nozeme na dannyye raboty alyuminiyevykh elektrolizerov Kazakhstanskogo elektroliznogo zavoda] //
Rasplavi. 2017. №6. Р. 572-580. [In Rus.].
