ELECTROLIZĂ SHOP
1. Amenajarea atelierului
Magazinul de electroliză este o subdiviziune separată din punct de vedere administrativ și teritorial a instalației cu un ciclu complet de producție - de la primirea materiilor prime până la livrarea produselor comercializate. În plus față de cochilii de electroliză în care sunt plasate electrolize, magazinul include următoarele departamente: turnătorie, reparații majore ale electrolizorilor, purificarea gazelor și regenerarea fluorosolilor și servicii auxiliare.
Electrolizerele sunt incluse în circuit în serie, formând serii. Numărul electrolizorilor din serie depinde de tensiunea surselor de curent continuu. Pentru AC transformări DC în fabrici moderne redresoare semiconductoare sunt aplicate cu o tensiune de 850 V și un factor de conversie de 98,5% (membru operațiune în acesta siliciu sau germaniu). Unitatea de redresare produce un curent de până la 63 kA. Numărul de astfel de agregate depinde de curentul necesar din serie; toate acestea fiind pornite în paralel. Numărul de celule electrolitice care operează în serie este determinată și de tensiune medie de celule (minus o cădere de tensiune de efecte anodice) și tensiunea de funcționare a seriei. Acesta din urmă constă dintr-un redresor de tensiune, redusă cu căderea de tensiune în interiorul stației convertor (aproximativ 1% din tensiunea totală), o rezervă de tensiune pentru efectele anodice simultan emergente (aproximativ 30 V) și tensiunea de rezervă pentru a compensa aceasta în oscilațiile rețelei externe (aproximativ 1%).
Astfel, dacă tensiunea unităților redresorului este de 850 V, tensiunea de funcționare a seriei va fi de 800 V și numărul de băi de operare 800 / (Uσr - Uα.э), unde Uσр - tensiunea medie pe fiecare celulă, V; Ua.e este creșterea tensiunii datorată efectelor anodice, B. Numărul de celule instalate în serie este egal cu numărul de lucrători plus numărul de celule de rezervă, care poate fi calculat din relația
unde n este numărul de electrolizi de lucru; n1 - numărul electrolizorilor de rezervă, τρ - durata timpului de oprire a electrolizei la revizia majoră, zile; t este durata medie de viață a electrolizorilor, zile. Din relația (82): .. N 1 = NTP / (Tg -TR), adică numărul de rezervă electrolizoare cu atât mai mare, perioada de revizuire mai mare, iar cea mai mică, cu cât durata de electrolizoare. De exemplu, în cazul în care tensiunea de funcționare a seriilor de 800 V, numărul salariaților va fi de aproximativ 190 Electrolizoare și de rezervă 4. Acest număr de celule electrolitice trebuie plasate în două camere oală. Încărcăturile de electroliză fac parte din serie; în magazin pot fi mai multe serii de electroliză. Corpurile electrolitice sunt paralele unul cu celălalt și conectate printr-un coridor de transport (Figura 58). Pentru cea mai bună aerare, corpurile sunt poziționate de-a lungul direcției vântului în timpul anului. Între serie sunt departamentul de turnătorie, un bloc de servicii auxiliare și un departament de reparații capitale a electrolizorilor, precum și spații administrative și de uz casnic.
2. Corpul de electroliză
În cazurile vechi, electrolizații BT sunt plasați în patru rânduri, ceea ce creează dificultăți în aerarea cojilor. Prin urmare, electrolizorii de noi modele și de putere mare sunt aranjate în două rânduri. În mod obișnuit, axa longitudinală a celulei este aceeași cu cea a axei longitudinale a carcasei (aranjament longitudinal), dar electrozii OA mari sunt plasați pe carcasă într-un singur rând (aranjament transversal). Lungimea cocilor, în funcție de numărul de electrolizi și de dimensiunile lor totale, ajunge la 700 m, lățimea este de obicei de 27 m, determinată de dimensiunile generale ale macaralelor de pod.
Fig. 58. Planul aproximativ al magazinului de electroliză: I - carcasa de electroliză; turnătorie II-; III - stația de conversie; IV - departamentul de reparatii majore; V - depozitarea aluminei; VI - clădirea administrativă; 1 - celulă; 2 - buncăr pentru alumină; 3 - precipitator electrostatic; 4 - scruber; 5 - ventilatorul; 6 - țeavă
În clădirile moderne Electrolizoare VT și OA sunt stabilite astfel încât platformele de lucru coincide cu parchetul la etajul al doilea și situat la aproximativ + 4. Astfel de clădiri cu două etaje utilizate pentru a organiza o aerisire naturală, la care curge aerul rece de afară prin deschiderile ferestrelor de la primul etaj este încălzit sub fundul carcase electrolize, trece prin grilele podelei de la etajul al doilea
și se aruncă spre felinarele de pe acoperișul casetei. Spre deosebire de clădirile cu un singur nivel (pentru celulele BT), nu este nevoie de un sistem de ventilație specială. Cu toate acestea, din cauza lipsei unei astfel de ventilații, nu este posibilă reglarea fluxului de aer proaspăt și, cel mai important, menținerea unei anumite temperaturi. Clădirile cu o înălțime au o înălțime (până la baza inferioară a barelor de acoperiș) de 13-14 m, clădirile cu două etaje - 18 m (figura 59). Aerarea împreună cu ventilația forțată asigură o anumită multitudine de schimbări de aer (raportul volumului de aer furnizat la volumul corpului de electroliză); pentru iarnă multiplicitatea este de 15, pentru vara -40.
pereții carcasei sunt realizate din beton prefabricat, au ferestre în care, în loc de filme sintetice introduse de sticlă, deoarece sticla își pierd rapid de transmitere a luminii sub acțiunea fluorurilor. Atunci când aranjamentul cu două rânduri de distanța longitudinală dintre capetele Electrolizoare electrolizoare adiacente de obicei caută să reducă la minimum, t. E. în decalajul dintre celulele plasate numai contratrepte anod Busbar. În același timp, o anumită economie de investiții de capital se realizează în detrimentul reducerii lungimii corpului și a salvării pe autobuze și alte comunicații. Pentru trecerea personalului și mașini de conducere, baie de prelucrare, în fiecare rând de electrolizoare sunt treceri 1 m lățime lățime și trecere de 3 m între grupuri băi. Aproximativ 12 m de transport coridor care se extinde transversal carcaselor și a altor instalații de producție prin mijlocul lor, o lățime și servește la transportul de metal, alumină și alte materiale.
Distanța dintre rândurile electrolizorilor este de aproximativ 7 m (între celulele celulelor), ceea ce permite mișcarea mașinilor și a mecanismelor. servind electrolize, în două direcții. Distanța dintre pereții cocii și laturile longitudinale ale celulelor este de aproximativ 4 m, ceea ce face posibilă prelucrarea electrolizorilor din aceste părți cu mașini. În capetele clădirilor la nivelul celui de-al doilea etaj există locuri pentru repararea echipamentelor și plasarea materialelor. Lungimea acestor locuri (distanța de la capotele băilor extreme până la pereții de capăt ai corpului) poate fi de până la 35 m.
Fig. 59. Secțiunea transversală a corpului electrozilor.
Pentru transportarea mărfurilor, extragerea pinilor (electrolize VT) și operațiunile de demontare și instalare a electrolizorilor în clădiri, există macarale de pod. Prin natura operațiunilor efectuate, se disting macaralele tehnologice (transportul de mărfuri, extracția pinilor etc.) și asamblarea (transportul dispozitivelor anodice și catodice ale celulelor electrolitice cu o capacitate de 150 ÷ 200 tone). Pentru instalarea macaralelor de montaj, sunt necesare zidurile incintei structurii armate și, prin urmare, costurile mari de capital. Pentru celulele OA se utilizează și alte soluții - dispozitivul catodic este coborât și ridicat cu ajutorul cricurilor în timpul dezasamblării și instalării celulelor și este transportat pe platforme speciale de încărcare greu la primul etaj.
Între clădirile din apropierea coridorului de transport sunt instalate buncăre pentru alumină, în care alumina este alimentată prin transport pneumatic din depozit. De-a lungul zidurilor clădirii există extensii pentru containerele de alimentare, în care alumina provine de la buncărele receptoare.
3. Ventilație, extracția gazelor, regenerarea sărurilor fluorurate
În timpul electrolizei aluminiului, se degajă o cantitate semnificativă de substanțe nocive sub formă de gaze și praf. În funcție de tipul de celulă și capacitatea per 1 tona de aluminiu eliberat: 8-12 kg acid fluorhidric, 9,12 kg de fluoruri solide sub formă de praf (calculat ca fluor), 11-12 kg bioxid de sulf. Pentru celulele electrolitice BT și BT, în plus, de pe suprafața anodului se află o cantitate semnificativă de substanțe nocive sub formă de substanțe volatile. Aerul din zona de lucru, dar fluoruri de praf, situându-se o mulțime de granulometrie praf de alumină de circa 1 micron, ceea ce constituie, de asemenea, un risc pentru sănătatea lucrătorilor. Și, în sfârșit, o cantitate semnificativă de căldură provine din celulele magazinului. Intensitatea calorifică (cantitatea de căldură furnizată în zona de lucru de 1 m 3 pe oră) pentru putere medie electrolitic este de 400 kJ / (m 3 · h) pentru celule electrolitice de mare putere de 800 kJ / (m 3 · h).
Pentru a elimina pericolele cauzate de electrolize de toate tipurile, există aspirații locale și adăposturi. Deci, pe electrolizorii BT există un adăpost pentru perdele care acoperă întreaga celulă. Sistemul de evacuare prin perdele scurge aerul exterior și, împreună cu acesta, elimină nocivitatea, emisă atât de crusta electrolitului cât și de suprafața anodului. Ratele de aspirație depind de capacitatea celulei: de obicei 1200-1500 m 3 / h pentru fiecare 10 kA. Pentru schimbul de aer în carcasa dotată cu aceste celule, aerul proaspăt este furnizat prin intermediul unui sistem de ventilație forțată. În timpul iernii, aerul trece prin încălzitoarele de aer și apoi trece în canalele de ventilație situate între rândurile de băi. Eficacitatea copertinei (adică proporția de substanțe nocive eliminate de sistem din numărul total de pericole) este de 85-90% și este determinată de timpul de funcționare a băii cu perdele deschise.
Pe celulele BT, nocivitatea intră în adăpost pentru clopot și apoi în arzătoare, în care are loc arderea CO. Volumul de gaz de aspirație este de aproximativ un ordin de mărime mai mic decât în celulele cu adapostul perdelei și concentrația pericolelor din acesta este în mod corespunzător mai mare, ceea ce facilitează sarcina purificării complete a gazelor. În același timp, odată cu tratarea băii, toate substanțele nocive intră în spațiul corpului. În plus, și în intervalele dintre tratamente, gazele trec între scurgeri în secțiunile clopotului de colectare a gazelor sau în fisuri. Prin urmare, eficiența evacuării clopotului este mică - 60-70%. Cantitatea de dăunătoare rămasă se efectuează prin aerare prin lanternele de pe acoperișul cavei în spațiul aerian înconjurător. Acesta este unul dintre principalele dezavantaje ale celulelor BT.
Pe celulele OA, problema îndepărtării substanțelor dăunătoare este rezolvată de dispozitivul adăposturilor de tip aripă. Când înlocuiți anodul, deschideți o singură frunză deasupra acestuia, în timp ce tratați băile - jumătate din adăpost dintr-o parte longitudinală. Eficiența adăpostului pliabil este de 90-95%. Cu o funcționare prelungită, eficiența este redusă prin creșterea scurgerii dintre clapete cauzate de răsucirea acestora datorită încălzirii neuniforme.
Gazele din corpul de electroliză intră în sistemul de curățare a gazelor. De obicei folosit în două etape „umedă“ de curățare (. Figura 60): pentru îndepărtarea prafului și a gazelor de gudron trec prin precipitator, sunt apoi alimentate într-o unitate de epurare a gazelor, sau spumă, în cazul în care a doua etapă de curățare - absorbția hidrogenului în soluția de fluorură de sodiu. Apoi, gazele sunt trimise la țeavă, prin care sunt aruncate în atmosferă. Pentru a le disipa pe distanțe lungi și pentru a reduce astfel concentrația de substanțe dăunătoare, conducta are o înălțime de 120 m.
În instalațiile în două etape, deshidratarea se efectuează în precipitații electrostatice de diferite tipuri cu o tensiune de până la 90 kV de curent continuu. În precipitatoarele electrostatice umede, sedimentul de praf de pe electrozi de precipitare este îndepărtat prin spălare, în cele uscate - prin agitare. În ambele cazuri, praful este trimis la turnurile silozului, de acolo în buncărul magazinului de electroliză. A doua etapă de curățare se efectuează în epuratoare de diferite tipuri sau în aparate de spumare irigate cu o soluție de sodiu de 3-5%. Cele mai fiabile dispozitive de tip spumă, dispozitive cu stabilizarea stratului de spumă, în care gradul de absorbție a acidului fluorhidric ajunge la 95-98%.
Când soluția de sodiu este absorbită, se produce reacția HF + NaCO3 = NaF + NaHC03. Soluția de sodă circulă în sistemul de absorbție până când ajunge la concentrația de NaF
15 ÷ 20 g / l Soluția a fost apoi intră în compartimentul de recuperare criolit unde este supus la o clarificare pentru a separa particulele suspendate de alumină și carbon, care merg la deșeuri, și intră în reactor la criolit de preparare a cafelei. În plus, o soluție de aluminat de sodiu este de asemenea alimentată în reactoare și reacție
Fig. 60. Schemele de curățare a gazelor: a - "umed"; 1 - precipitator electrostatic; 2 - ventilatorul; 3 - scruber; 4 - turn de siloz pentru alumină; 5 -truba; 6-uscat: 7 - camera de amestecare; 2 - bunker; 3 - filtru pentru sac; 4 - manșon
Cristalele de criolit sunt separate de lichidul mamă prin îngroșare, criolitul este filtrat, spălat, uscat și direcționat spre electroliză. Soluția mamă intră în prepararea soluției de sifon circulant,
control în sistemul de curățare a gazelor. Rezultatul, așa-numitul criolit regenerativ, are un KO = 4 și este contaminat cu impurități de oxizi de fier, siliciu, sulfați etc. Este folosit în principal pentru băile de pornire. Planul considerat de curățare a gazelor "umede" se caracterizează prin complexitatea și o cantitate semnificativă de deșeuri.
Din aceste dezavantaje este curățarea gratuită "uscată", dezvoltată în ultimii ani. Gaze de producere a electrolizei sunt trecute prin filtre de sac, a căror suprafață interioară este acoperită cu un strat de Al2O3. Când trece gazul, alumina absoarbe fluorura de hidrogen din acesta, cu formarea, după cum se presupune, a compusului Al2O3 HF. Capacitatea de sorbție a aluminei depinde de suprafața sa specifică și de conținutul fracției γ; pentru alumina metalurgică obișnuită, suprafața specifică nu trebuie să fie mai mică de 40 m2 / g (Burkat și colab.). În funcție de capacitatea de sorbție, la sistemele de colectare a gazelor se alimentează 40 până la 100% din totalul aluminei care se duce la electroliză.
Alumina pură intră în camera 1 (Figura 60, b), în care se amestecă cu aerul și se alimentează pentru a precipita pe suprafața filtrelor. Când stratul de alumină de pe filtre atinge o grosime de aproximativ 1 mm, camera 1 se oprește și gazul contaminat de producție de electroliză începe să curgă în filtre. Gazele de evacuare a fumului sunt evacuate prin conductă în atmosferă. După un anumit timp, când sorbția devine ineficient, debitul gazului contaminat este oprit și furtunurile de aer comprimat furnizat în exterior pentru stripare alumină care fără mâneci cade în buncăr și transferat la container pentru transportul în continuare la electroliza. Ciclul de curățare se repetă.
Furtunurile au următoarele dimensiuni: diametru 0,3 m, înălțime 10 m; acestea sunt combinate în secțiuni de 200 de bucăți. în fiecare. Pentru a purifica gazele unei plante mari, este necesar să aveți până la zece astfel de secțiuni. Stofele de filtrare sunt materiale care pot rezista la efectele corozive ale gazelor la 150 ° C: poliester, lavsan etc.
Acest sistem de purificare este potrivit pentru celulele OA. Pentru celulele BT și BT, ale căror gaze conțin o cantitate semnificativă de sublimații carbonice care blochează filtrele, a fost dezvoltat un alt sistem: "filtru de reactor-baghouse". În acest sistem, absorbția HF, a prafului și a sublimațiilor are loc în principal în reactoare în care gazele sunt amestecate viguros cu alumină. Amestecul este apoi filtrat.