Systems. Methods. Technologies 1 (37) 2018

Системы Методы Технологии. А.А. Терентьев и др. О качестве алюминия-сырца … 2018 № 1 (37) с. 136-141 137 розии секций газосборного колокола и токоподводящих анодных штырей [1–11]. В последние годы основным вектором развития алюминиевых заводов стало увеличение объемов про- изводства продукции с добавленной стоимостью — сплавов и алюминиевой катанки [12, 13]. Для успешно- го производства алюминиевой катанки необходимо, чтобы содержание железа в электролитическом алю- минии для обеспечения качественной расшихтовки было как минимум на 0,01 % ниже, чем требуется по- требителям. При более существенном увеличении средневзвешенного содержания железа в алюминии- сырце в существующих технологических условиях, при неизменной номенклатуре товарной продукции, в ли- тейном отделении начинается накопление металла средних и низших сортов по причине невозможности поддержания необходимого содержания железа в то- варном металле. Растет также риск необеспечения ка- чества производимой продукции, что экономически и технологически нецелесообразно. Аналитический эксперимент. Сложившаяся си- туация стала причиной проведения аналитической ра- боты по определению влияния параметров сырья для обеспечения необходимого качества производимой катанки [14–18]. Методом многофакторного регресси- онного анализа была получена зависимость содержа- ния железа в производимом сырце от содержания серы в анодной массе (на рисунке 1). Рис. 1. Влияние содержания серы в анодной массе на содер- жание железа в сырце Как видно на рисунке, содержание железа в сырце коррелирует с содержанием серы в анодной массе с 4- месячной задержкой после загрузки анодной массы в электролизеры. Это логично объясняется временным промежутком между загрузкой анодной массы в анод электролизера и ее выходом на подошву анода. Также анализ производственных данных позволил вывести эмпирическую формулу зависимости количе- ства электролизеров, выдающих металл высших сор- тов, от средневзвешенного содержания серы в анодной массе (1): NBC = 100 * (N + (18 040*(0,19 – – 112/160 * СFe2О3 Al2O3 * qAl2O3 – (1) – СFe AM * qAM – 0,1/Р1 – 0,01 – – 0,0604 * CSAM – 0,0506))) / Nср, где NBC — количество электролизеров, производящих алюминий-сырец высших сортов, % ; N — базовое ко- личество электролизеров высших сортов, шт .; 18 040 — переводный коэффициент, показывающий влияние изменения прихода железа на количество электролизе- ров высших сортов, шт./%Fe ; 0,19 — базовое содер- жание железа в электролизерах высших сортов, % ; 112/160 — стехиометрический коэффициент перевода содержания оксида железа в глиноземе на содержание чистого железа; СFe2О3 Al2O3 — средневзвешенное содержание оксида железа в перерабатываемом глино- земе (включая сметки и вторичный глинозем), % ; qAl2O3 — расход глинозема на производство алюми- ния, т/т ; СFe AM — средневзвешенное физическое содержание железа в используемой анодной массе, % ; qAM — расход анодной массы на производство алю- миния, т/т ; 0,1 — коэффициент, учитывающий влия- ние коррозии технологического инструмента на содер- жание железа в производимом алюминии-сырце; Р1 — средняя периодичность технологических обработок электролизеров, дней ; 0,01 — поправка на наличие сис- тем АПГ, % ; 0,0604 — коэффициент, учитывающий влияние содержания серы в анодной массе (коррозия секций ГСК и анодных штырей); CSAM — содержание серы в анодной массе, % ; 0,0506 — поправка на оплав- ление фланцевого листа; Nср — среднее количество работающих электролизеров. Формула (1) свидетельствует, что увеличение со- держания серы в анодной массе на 0,1 % приводит к увеличению содержания железа в электролитическом алюминии-сырце приблизительно на 0,006 %. Обзор экспериментов, направленных на сниже- ние влияния серы на коррозию анодных штырей. При изучении механизма коррозии штырей в самооб- жигающихся анодах было установлено, что продуктом коррозии является сульфид железа FeS, образующийся при взаимодействии железа с газообразным СОS. Для определения фактической скорости коррозии анодных штырей и недопущения критической геомет- рии анодного штыря на ПАО «РУСАЛ Братск» был организован мониторинг состояния парка анодных штырей. Состояние парка определялось ежеквартально путем взвешивания. Взвешивание как характеристика эксплуатационных свойств анодных штырей было вы- брано как наиболее технологически простой и прием- лемый вариант: прямое измерение геометрии анодного штыря — более сложный и трудоемкий процесс, пред- полагающий, к тому же, достаточно высокий уровень квалификации персонала. По результатам взвешивания была построена зависимость коррозии анодных шты- рей от содержания серы в анодной массе и сделан сле- дующий вывод: увеличение содержания серы в анод- ной массе на 0,1 % увеличивает скорость коррозии на 0,2 кг/мес. Для подтверждения статистически выявленной за- висимости влияния содержания серы на скорость кор- розии анодных штырей был проведен лабораторный опыт, заключавшийся в запекании стального стержня в анодной массе с последующей выдержкой при темпе- ратуре 800 °С в течение 3-х суток [19]. y = 0,0604x + 0,1026 R 2 = 0,4611 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 Содержание серы в АМ, % Содержание железа в сырце, % Влияние серы с задержкой 4 мес Линейный (Влияние серы с задержкой 4 мес)