Сибирский федеральный университет, Красноярск:

С. Г. Шахрай, доцент, эл. почта: shahrai56@mail.ru

ОАО «РУСАЛ Красноярск», Красноярск:
А. В. Белянин, директор по экологии и качеству

Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск:

В. В. Кондратьев, доцент

ООО «РУСАЛ ИТЦ», Красноярск, Россия:

И. И. Лапаев, менеджер

Представлен анализ потерь напряжения на газосодержащем слое электролита в электролизере с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом. Предложено техническое решение, направленное на уменьшение толщины газосодержащего слоя между угольным анодом и расплавом электролита, где омические потери напряжения достигают 400 мВ, а расход электроэнергии на преодоление его сопротивления достигает 1400 кВт·ч/т Al и более. Уменьшение толщины газосодержащего слоя существенно снижает омические потери напряжения, в 1,5–2,0 раза. Таким образом, сокращается потребление электролизером электроэнергии, в среднем на 700–1000 кВт·ч/т Al, что эквивалентно увеличению выхода по току на 2–3 %, а также улучшаются его энергетические экологические показатели, что соответствует государственной политике России и ведущих стран мира в области энерго- и ресурсосбережения. Внедрение предлагаемого технического решения обеспечивает достижение энергетических показателей электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом на уровне, близком к уровню энергетических показателей электролизера с предварительно обожженным анодом, на данный момент являющегося наиболее энергоэффективным. Уменьшение толщины газосодержащего слоя обеспечивается отводом части газов, образующихся в процессе коксования и окисления анода, через трубы, запеченные в тело анода и соединенные с системой газоотсоса. В средней части трубы перфорированные, в нижней — оборудованы газопроводящей пробкой с высокой пористостью, которая может быть изготовлена спеканием подштыревой анодной массы с высоким содержанием связующего. Перфорация в средней части обеспечивает удаление газов коксования анода из зон их образования в систему газоотсоса, минуя «традиционный» путь — через тело анода под газосборный колокол, что способствует получению более плотной структуры спеченного анода. Наличие в нижней части трубы газопроводящей пробки предохраняет расплав под ней от замерзания и забивания им трубы. Уменьшение объема газов, проходящих под подошвой анода, снижает интенсивность образования локальных волн на поверхности металла, колебания междуполюсного расстояния и частоту забивания подколокольного пространства оплесами и отложениями.

1. Федеральный закон РФ № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные Законодательные акты Российской Федерации». Принят Гос. думой 11.11.2009.
2. Бегунов А. И., Бегунов А. А. Решения по радикальной модернизации электролизных производств с анодами Зодерберга российской алюминиевой промышленности // II Междунар. конгр. «Цветные металлы — 2010» : сб. докл. — Красноярск, 2010. С. 581–588.
3. Бегунов А. И., Бегунов А. А. Пути радикального снижения расхода энергии на алюминиевых электролизерах с верхним токоподводом // XI Междунар. конф. «Алюминий Сибири — 2005» : сб. докл. — Красноярск, 2005. С. 79–82.
4. Галевский Г. В., Кулагин Н. М., Минцис М. Я., Сиразутдинов Г. А. Металлургия алюминия. Технология, электроснабжение, автоматизация. — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Флинта, Наука, 2008. — 528 с.
5. Янко Э. А. Производство алюминия : учеб. пособие для мастеров и рабочих цехов электролиза алюминиевых заводов. — СПб. : Изд-во С.-Петербургского университета, 2007. — 305 с.
6. Шахрай С. Г., Коростовенко В. В., Ребрик И. И. Совер шенствование систем колокольного газоотсоса на мощных электролизерах Содерберга : монография. — Красноярск, ИПК СФУ, 2010. — 146 с.
7. Пат. RU 218758 РФ. Электролизер для получения алюминия / Бегунов А. И.
8. А. с. 313897 СССР. Способ выведения газов из-под подошвы самообжигающегося анода алюминиевого электролизера / В. Н. Рягузов.
9. А. с. 124627 СССР. Устройство для непрерывной и полунепрерывной подачи глинозема в электролит / П. С. Саакян, М. М. Агабабян.