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

С. Г. Шахрай, доцент, кафедра техносферной безопасности горного и металлургического производства, эл. почта: shahrai56@mail.ru
П. В. Поляков, профессор-консультант, кафедра металлургии цветных металлов

Научно-технический центр Элтер, Красноярск, Россия:
А. М. Иванова, ген. директор

ООО «РУСАЛ-ИТЦ», Красноярск, Россия:
Е. Р. Шайдулин, менеджер

Укрытие анодного массива является важной частью диссипативной системы — электролизера с обожженными анодами. Укрытие снижает скорость окисления анода атмосферным воздухом и стабилизирует тепловой баланс ванны, поддерживает заданный уровень электролита, обеспечивает оптимальную форму настыли и гарнисажа, адсорбирует летучие фториды: HF, NaAlF₄ и AlF₃, защищает ниппели анододержателя от воздействия расплава при возникновении анодного эффекта, определяет срок службы и тепловой баланс, который в том числе зависит от качества укрытия, предотвращает чрезмерные потери тепла, достигающие 153 кВт, и затраты электроэнергии на их компенсацию. Таким образом, укрытие анодного массива оказывает существенное влияние на технико-экономические и экологические показатели электролиза, позволяет снизить расход электроэнергии, углеродных материалов и уровень выбросов загрязняющих веществ. В свою очередь, качество укрытия зависит от характеристик исходных материалов: дробленых оборотного электролита и корок, свежего глинозема, технологии их переработки и смешивания, способов транспортировки и хранения, операций загрузки в электролизер укрывного материала (УМ) и физико-химических свойств последнего — химического и гранулометрического составов, газопроницаемости, теплопроводности, текучести, угла естественного откоса (УЕО), устойчивости к разрушению, толщины слоя. В статье представлены результаты исследований физических свойств УМ анодного массива алюминиевого электролизера — теплопроводности и прочности корок, образующихся при его спекании. Установлено влияние гранулометрического состава и температуры на свойства УМ. Представлены методики проведения исследований. Предложены составы УМ, обеспечивающие более надежную защиту анода от окисления, возможность получения прочных корок, увеличение или снижение интенсивности отвода тепла от анодного массива, что позволяет регулировать междуполюсное расстояние и устранять магнитогидродинамическую нестабильность электролизера. Разработаны рекомендации по улучшению состава УM, используемого на российских алюминиевых заводах, которые позволят повысить его потребительские свойства.

Статья подготовлена в рамках темы «Разработка технологии получения алюминия со снижением расхода электроэнергии на действующих электролизерах на 300–1000 кВт·ч/т алюминия», Соглашение с Министерством образования РФ о предоставлении субсидии № 14.579.21.0032 от 5 июня 2014 г.

1. Бажин В. Ю., Власов А. А., Смань А. В. Укрывной материал алюминиевых электролизеров // Технические науки: теория и практика : материалы II Междунар. науч. конференции. — Чита, 2014. С. 33, 34.
2. Смань А. В., Бажин В. Ю., Власов А. А. Влияние технологических характеристик алюминиевого электролизера на толщину укрытия анодов // Актуальные проблемы современной науки в 21 веке : сборник материалов 3-й Междунар. науч.-практ. конференции. Ч. 2. — Махачкала, 2013. С. 13–15.
3. Шахрай С. Г., Поляков П. В., Архипов Г. В., Шайдулин Е. Р., Смань А. В. Укрытие анодного массива как подсистема алюминиевого электролизера // Металлург. 2014. № 12. С. 84–90.
4. Смань А. В., Бажин В. Ю. Укрывные материалы анодного массива высокоамперного алюминиевого электролизера (тезисы) // XLI Неделя науки СПбГПУ: материалы научно-практической конференции с международным участием. Ч. VI. — СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2012. — 152 с.
5. Шахрай С. Г., Поляков П. В., Михалев Ю. Г. Укрытие анодного массива алюминиевого электролизера. Обзор современных практик зарубежных алюминиевых заводов // Сб. докл. VII междунар. конгресса «Цветные металлы-2015», Красноярск, 14–18 сент. 2015. С. 160, 161.
6. Wilkening S., Reny P., Murphy B. Anode cover material and bath level control // Light Metals. — San Francisco, California : TMS, 2005. Р. 367–372.
7. Nolan E. Richards Anode Covering Practices // Proc. 6th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference and Workshop. — Queenstown, New Zealand, 1998. P. 143–152.
8. Гротгейм К., Уэлч Б. Дж. Технология электролитического производства алюминия. Теоретический и прикладной подход. — Норвегия, 1980. — 326 с.
9. Blasques J. E. M., Guilherme E. da Mota, Giancarlo De Gregoriis. The importance of cover stability and cover practice on cell stability and performance // Proc. 9th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference and Workshop. — Terrigal, New South Wales, 2007. P. 13.
10. Taylor M. P., Johnson G. L., Andrews E. W., Welch B. J. The Impact of Anode Cover Control and Anode Assembly Design on Reduction Cell Performance // Light Metals. — Charlotte, North Carolina : TMS, 2004. P. 199–206.
11. Andrews E. W., Taylor M. P., Johnson G. L., Coad I. The Impact of Anode Cover Control and Anode Assembly Design on Reduction Cell Performance. Part 2 // Light Metals. — San Francisco, California : TMS, 2005. P. 357–363.
12. Perruchoud R. C., Meier M. W., Fischer W. K., Schmidt-Hatting W. H. P. Anode properties, cover materials and cell operation // Light Metals. — Warrendale, Pennsylvania : TMS, 2001. P. 695–700.
13. Gudmundsson H. Improving anode cover material quality at Nordural — quality tools and measures // Light Metals. — San Francisco, California : TMS, 2009. P. 467–472.
14. Woodfield D., Picot G., Harding M. Toward optimum anode cover // Proc. 8th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference and Workshop. — Yeppon, Australia, 2004. P. 16.