Разработка технологии получения алюминия со снижением расхода электроэнергии на действующих электролизерах на 300-1000 кВт*ч/т алюминия

1) В рамках проекта необходимо решить комплекс задач ПНИ, направленных на до-стижение цели создания энергоэффективных технологий электролиза алюминия, а именно: - разработка математических моделей и расчет физических полей электролизеров; - разработка, исследование новых материалов для применения в электролизере; - разработка и испытание технических решений для снижения электрического сопро-тивления узлов электролизеров, снижения теплопотерь с электролизеров - проведение испытаний технологии электролиза алюминия с разработанными техниче-скими решениями. 2) Разработать, исследовать и испытать технические решения для повышения энер-гоэффективности действующих алюминиевых электролизёров за счёт снижения расхода электроэнергии на 300-1000кВтчас/т.

1) Выполнен аналитический обзор научно-технической информации по российским и за-рубежным публикациям в рамках исследуемого ПНИ. Выполнены патентные исследования. Выполнена разработка технических решений по конструкции щелевых анодов, катодной сек-ции с медными вставками в блюмс, выполнено математическое моделирование. Разработаны технические решения для снижения теплопотерь с электролизера, выполнено математическое моделирование этих технических решений для электролизеров типов С-255, ОА-300, ШПВВ.
Проведены исследования для снижения электрического сопротивления в анодном узле электролизеров, разработаны технические решения по конструкции щелевых обожженных анодов, доработана конфигурация щелей, изменена глубина щели, для обеспечения более дли-тельного эффекта и срока службы щелей, выполнены эскизные прорисовки и математическое моделирование, различных вариантов щелевых анодов. Выполнена разработка технического решения по предварительному подогреву анода электролизера помещенного в подвешенном со-стоянии в пространство под укрытие, снижение в расходе электроэнергии составляет 40 кВт*ч/т.
Выполнено математическое моделирование и разработка технических решений кон-струкции анододержателя, расчетное снижение расхода электроэнергии до 180 кВт*ч/т Al.
Выполнены исследования для снижения электрического сопротивления в катодной сек-ции электролизера, проведено математическое моделирование по снижению падения напря-жения в катодной секции, за счет снижения её высоты и длины, для обеспечения требуемого срока службы выполнены прочностные расчеты и напряженно-деформированного состояния. Расчетное снижение расхода электроэнергии составляет 120 кВт*ч/т.
Разработанные технические решения для снижение напряжения на электролизерах С-255, ОА-300 и ШПВВ на 100-150 мВ, что позволит снизить расход технологической электро-энергии при испытаниях более 300 кВт*ч/т Al.
Разработаны конструкторская и технологическая документация для изготовления монтажа и обжига опытных образцов электролизеров С-255, ОА-300 и ШПВВ.
Выполнен монтаж, обжиг и пуск опытных электролизеров С-255 и ОА-300. Выполня-ются опытно-промышленные испытания модернизированных конструкций электролизеров.
Аналогичная высокая заинтересованность и актуальность проблемы повышения энер-гоэффективности электролизеров обозначена во всех ведущих зарубежных алюминиевых ком-паниях «Chalco», «ALCOA», «Rio Tinto Alcan», «HYDRO» на уровне компаний, и на государ-ственном уровне.

1) Применение для модернизации конструкций электролизеров получения алюминия в криолит-глиноземных расплавах.
2) Результаты разработки технологии производства алюминия будут использованы на алюминиевых заводах ОК РУСАЛ.

1. Проведены исследования для снижения электрического сопротивления в анодном узле электролизеров, разработаны технические решения по конструкции щелевых обожженных анодов (на основе анализа публикаций), доработана конфигурация щелей, изменена глубина щели, для обеспечения более длительного эффекта и срока службы щелей, выполнены эскизные прорисовки и математическое моделирование, различных вариантов щелевых анодов. Определена основная конфигурация по низу и верху анода.
2. Выполнена разработка технического решения по предварительному подогреву анода электролизера помещенного в подвешенном состоянии в пространство под укрытие. Перенос тепла в пространстве под укрытием осуществляется конвекцией — в результате течения газов, а также излучением — от нагретых поверхностей. Проведено моделирование процесса нагрева за счет перенос тепла конвекцией и излучением. Данное решение позволяет после 30 часов нагрева, довести температуру анода до 180 °С., что в пересчете в расходе электроэнергии составляет 41.9 кВт*ч/т.

3. Выполнено математическое моделирование и разработка технических решений по конструкции анододержателя, определена оптимальная форма, для снижение тепловых потерь и падения напряжение в анододержателе, расчетное снижение падения напряжения до 60 мВ, расчетное снижение расхода электроэнергии до 180 кВт*ч/т Al.

4. Выполнены теоретические исследований для снижения электрического сопротивления в катодной секции электролизера, проведено математическое моделирование по снижению падения напряжения в катодной секции, за счет снижения её высоты и длины, для обеспечения требуемого срока службы выполнены прочностные расчеты и напряженно-деформированного состояния. Расчетное снижение расхода электроэнергии составляет 120 кВт*ч/т.

5. Разработанные технические решения для снижение напряжения на электролизерах С-255, ОА-300 и ШПВВ на 100-150 мВ, что позволит снизить расход технологической электроэнергии при эксплуатации более 300 кВт*ч/т Al.