ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», Красноярск, Россия:

Н. В. Васюнина, ст. преподаватель кафедры «Металлургия цветных металлов» Института цветных металлов и материаловедения, эл. почта: Nvvasyunina@gmail.com
Н. А. Шарыпов, ст. преподаватель кафедры «Автоматизация производственных процессов в металлургии» Института цветных металлов и материаловедения
И. П. Васюнина, канд. техн. наук

ООО «РУСАЛ ИТЦ», Красноярск, Россия:

С. К. Жедь, менеджер ОТЭ ДНТ ИТД АП

Для обеспечения стабильного энергетического баланса и снижения выбросов в условиях тенденции повышения силы тока на алюминиевых электролизерах необходимо обеспечить формирование в пространстве борт – анод газонепроницаемой, целостной, максимально теплопроводной и достаточно прочной корки. Рассмотрено влияние гранулометрического состава криолитоглиноземной шихты на толщину, механическую прочность, теплопроводность, газопроницаемость и плотность сформированной из нее корки алюминиевого электролизера. Формирование корки из криолитоглиноземной шихты осуществлялось в стальной трубе с созданием однонаправленного теплового потока с фиксированием температурного градиента по толщине корки. Теплопроводность определяли исходя из распределения температур в корке и сыпучем покрытии. Были сформированы корки из 5 различных криолитоглино-земных шихт: одна для сравнения из первичного глинозема, содержание дробленого электролита в криолитоглиноземной шихте остальных составляло 50 %. Установлено сильное влияние уменьшения содержания мелких фракций в оборотном электролите на теплопроводность, механическую прочность, толщину и плотность корок, а также скорость проникновения в них электролита. Все корки, сформированные из исследуемых шихт, обладали существенно большей теплопроводностью, чем корка, сформированная из первичного глинозема. Большое содержание мелкой фракции приводит к формированию толстых, рыхлых, непрочных корок, обладающих более высокой газопроницаемостью. Однако теплопроводность корки с увеличением содержания мелкой фракции оборотного электролита в шихте растет.

1. Aljasmi A., Arkhipov A., Alzarooni A. Evaluation of anode cover heat loss // ICSOBA 33^rd Conference and Exhibition in Dubai from 29 November to 1 December 2015.
2. Slaugenhaupt M. L., Bruggeman J. N., Tarcy G. P., Dando N. R. Effect of open holes in the crust on gaseous flouride evolution from pots // Light Metals. 2003. P. 199–204.
3. Allard F., Désilets M., LeBreux M., Blais A. Chemical characterization and thermodynamic investigation of anode crust used in aluminum electrolysis cells // Light Metals. 2015. P. 565–570.
4. Allard F., Désilets M., LeBreux M., Blais A. The impact of the cavity on the top heat losses in aluminum electrolysis cells // Light Metals. 2015. P. 289–294.
5. Rye K. Crust Formation in Cryolite Based Baths : Ph. D. thesis. — Trondheim, 1992.
6. Волберг А. А., Суханов Е. Л., Беляев А. И. Структура и термофизические свойства поверхности корки, образующейся в промышленных электролизерах для получения алюминия // Изв. Академии наук СССР. 1964. № 5. С. 45–56.
7. Семенов В. С., Урда Н. Н. О теплофизических свойствах настыли и замерзших корок в алюминиевых электролизерах // Советский журнал цветных металлов. 1973. № 14. С. 37–39.
8. Becker A. J., Hornack T. R., Steinback T. J. In-situ properties of crusts formed with five ores in a Soderberg smelting cell // Light Metals. 1987. P. 41–50.
9. Llavona M. A., Verdeja L. F., Zapico R., Alvarez F., Sancho J. P. Density, hardness and thermal conductivity of Hall-Heroult crusts // Light Metals. 1990. P. 429–438.
10. Liu X., Taylor M. P., George S. F. Crust formation and deterioration in industrial cells // Light Metals. 1992. P. 489–494.
11. Zhang Q., Taylor M. P., Chen J. J., Cotton D., Groutzo T., Yang X. Composition and thermal analysis of crust formed from industrial anode cover // Light Metals. 2013. P. 675–680.
12. Zhang Q., Taylor M. P., Chen J. J. The melting behaviour of aluminium smelter crust // Light Metals. 2014. P. 591–596.
13. Johnston T. J., Richards N. E. Correlation between alumina properties and crusts // Light Metals. 1983. P. 623–639.
14. Becker A. Properties of crust // 7^th Int. Course on process metallurgy of aluminium. Inst. of Inorg. Chemistry, the Norwegian Institute of Technology, May–June 1988.

15. Rye K. A., Thonstad J., Liu X. Heat transfer, thermal conductivity, and emissivity of Hall-Heroult top crust // Light Metals. 1995. P. 441–449.
16. Townsend D. W., Boxall L. G. Crusting behaviour of smelter aluminas // Light Metals. 1984. P. 649–665.
17. Less L. N. The crusting behaviour of smelter aluminas // Metallurgical Transactions 8B. 1977. P. 219–225.
18. Johnson A. R. Alumina crusting and dissolution in molten electrolyte // J. Metals. 1982. Vol. 34, No. 3. P. 63–68.
19. Gerlach J. Dissolution and interaction between alumina and cryolite melts // Proc. 1’st. Int. Symp. Molten Salts Chem.Tech. Kyoto, 1983. P. 89–92.
20. Woodfield D., Picot G., Harding M. Toward Optimum Anode Cover. — Eighth Australasian Aluminium Smelter Technology Conference and Workshops, 2004.
21. Llavona M. A., Verdeja L. F., Alvarez F., Garcia M. P., Sancho J. P. Formation and characterization of aluminium electrolysis crusts // Light Metals. 1990. P. 439–446.
22. Васюнина Н. В., Васюнина И. П., Михалев Ю. Г., Виноградов А. М. Растворимость и скорость растворения глинозема в кислых криолитоглиноземных расплавах // Известия вузов. Цветная металлургия. 2009. № 4. С. 24–29.
23. ГОСТ 2409–95. Огнеупоры. Метод определения кажущейся плотности, открытой и общей пористости, водопоглощения. — Введ. 1997.01.01.
24. ГОСТ 10180–90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. — 1991.01.01.
25. Skybakmoen E., Solheim A., Sterten A. Phase diagram for the system Na₃AlF₆ – AlF₃ – Al₂O₃. Part II: Alumina solubility // Light Metals. 1990. P. 317–323.