Описание и режимные параметры технологического процесса по операциям

       7.1 Технологический процесс

В основе электролитического производства алюминия лежит электролиз криолито - глиноземного расплава, основными компонентами которого являются: криолит Na3AlF6, фтористый алюминий AlF3, глинозем Al2O3.

       В промышленном электролите всегда присутствует фтористый кальций- CaF₂, снижающий температуру плавления и уменьшающий потери алюминия.

       Электролит в расплавленном состоянии диссоциирует на ионы: положительно заряженные ионы (катионы) разряжаются на катоде, отрицательные ионы (анионы) - на угольном аноде. Основной процесс на катоде - восстановление трехвалентного алюминия:

 

                                     Al³⁺ +3e =Al

 

       На угольном аноде - происходит разряд кислородосодержащих ионов с образованием окислов СО и СО₂. Суммарная реакция, происходящая в электролизере, может быть представлена в виде уравнения:

 

                                     Al₂O₃ + XC = 2Al + (2X-3) CO + (3-X) CO₂

 

       Теоретически в процессе электролиза расходуются только глинозем и углерод, а также электроэнергия, необходимая как для разложения глинозема, так и для поддержания требуемой рабочей температуры электролита. Фактически расходуются и фтористые соли вследствие их улетучивания и пропитки угольной футеровки.

       Процесс электролиза непрерывный, поэтому периодически в электролит загружают глинозем, фторсодержащие соли, а в анод - анодную массу. Для поддержания уровня и состава электролита загружают смешанный криолит, оборотный электролит, фтористый алюминий, соду кальцинированную.

При снижении концентрации глинозема в электролите ниже критической (1,5-2,0 %) возникает анодный эффект (“вспышка”), во время которого напряжение на ванне резко возрастает из-за ухудшения смачивания анода электролитом и увеличения электрического сопротивления на границе анод-электролит. По структуре анодные эффекты делят на штатные – запланированные и нештатные – возникающие по причине неоптимальных алгоритмов управления АПГ, изменения теплового баланса. С применением систем АПГ для подачи глинозема в электролизер, а также при наличии программного обеспечения, позволяющего оперативно управлять анодными эффектами, снижается технологическая необходимость вывода электролизера в состояние возникновения анодного эффекта. Основная цель в управлении анодными эффектами – снижение частоты и исключение нештатных анодных эффектов.

       7.2 Энергетические параметры

       7.2.1 Эффективность работы электролизера зависит от стабильности энергетического баланса. Энергетический баланс отражает тепловые, электрохимические и другие процессы, происходящие в электролизере.

       Изменение энергетического режима электролизеров целесообразно осуществлять корректировкой значения силы тока. Основанием для изменения силы тока являются графики, утвержденные директором по электролизному производству. Графики по изменению силы тока разрабатываются в следующих случаях:

       - сезонного изменения температуры окружающей среды;

- изменения теплового баланса электролизеров вследствие конструктивных и других изменений;

       - технической и технологической готовности серий электролиза, оборудования КПП.

       7.2.2 При необходимости корректировки энергетического режима серии электролиза в целом допускается применение вольт - добавки - изменение заданного напряжения всех электролизеров серии электролиза на одинаковую величину. Решение об изменении вольт - добавки принимает старший мастер серии.

       7.2.3 Стабилизацию энергетического режима электролизеров осуществляет АСУТП     

       (“СААТ-1”, “СААТ-2”, “СИМАТИК”, “АЛЮМАТ”, “СЕЛТРОЛ”) путем поддержания в заданных пределах их напряжения и МПР.

       7.2.4 АСУТП определяет текущее значение напряжения электролизера, вычисляет напряжение Uпр, В, по формуле:

                                                                 (1)

       где U – текущее значение напряжения электролизера, В;

       Ек – значение обратной ЭДС (занесено в память АСУТП), В;

       Iн – номинальное значение тока серии (занесено в память АСУТП), кА;

       I – текущее значение тока серии, кА.   

       При проведении регулирования АСУТП сравнивает рассчитанное значение Uпр с заданным напряжением электролизера и при наличии отклонения устраняет его соответствующим перемещением анода вверх или вниз, либо изменением режима питания на ваннах, оснащенных АПГ. Величину заданного напряжения устанавливают для каждого электролизера индивидуально в зависимости от его технологического состояния и заносят в память АСУТП.   

       7.2.5 Корректировать заданное напряжение электролизера имеют право мастер-технолог, старший мастер серии, а в их отсутствие – мастер смены, получивший задание распоряжением по серии. Изменения напряжения в базу данных АСУТП вводит вышеуказанный персонал корпуса через терминалы, установленные на рабочих местах (АРМ СМиТ).

      7.2.6 Электролизеры переводят с “автоматического” в “ ручной ” режим на время выполнения следующих операций по его обслуживанию:- технологической обработки сторон и торцов электролизера;

     - ручной регулировки МПР, которая может быть связана с ликвидацией технологических расстройств, либо работе электролизера в режиме ванны- матки;

- ремонта механизмов перемещения анода и анодного кожуха.

       Время работы в “ручном” режиме должно быть минимальным. Каждый случай несанкционированного перевода электролизера в ручной режим должен быть предметом специального разбора.

       7.3 Технологические параметры электролизеров с самообжигающимся анодом

       7.3.1 Основными технологическими параметрами электролизера с самообжигающимися анодами типа С-8БМ, С-8Б, ЭЮ-165, РА-180С являются: уровень металла, уровень электролита, криолитовое отношение, температура электролита, содержание СаF₂ в электролите, частота и напряжение анодных эффектов, длина и высота настыли, состояние подины, расстояние от нижней кромки газосборного колокола до поверхности электролита, междуполюсное расстояние, падение напряжения в подине, среднее напряжение, уровень МГД - нестабильности (шум), уровень и оценка коксо - пековой композиции (КПК).

       7.3.2 Длина настыли, высота настыли, состояние подины, расстояние от нижней кромки газосборного колокола до поверхности электролита, междуполюсное расстояние, напряжение анодных эффектов, падение напряжения в подине, среднее напряжение, уровень МГД-нестабильности (шум) регистрируются и контролируются в соответствие с регламентами и картами контроля.

       7.4 Обслуживание электролизеров

       7.4.1 Обслуживание электролизеров с самообжигающимися анодами выполняются в соответствие с требованиями нормативной и технической документации.

       7.4.2 Полнота, правильность и безопасность выполнения операций по обслуживанию электролизеров подробно представлены в рабочих стандартах (РС).

7.4.3 Обслуживание и наблюдение за текущим состоянием электролизеров производится ежесменно, по утвержденным графикам, регламентам, а также по заданию руководителей серии электролиза и включают:

- выполнение технологической и регламентировано - поточной обработки электролизеров;

- загрузку анодной массы в аноды электролизеров;

- перестановку штырей;

- контроль за распределением тока по штырям;

- контроль и обеспечение целевых значений основных технологических параметров;

- своевременное устранение анодных эффектов;

- выливку/заливку металла и электролита;

-визуальный контроль физического состояния каждого электролизера: наличие глинозема в бункерах и исправность системы АПГ, чистота фланцевых листов и поясков ГСК, полная герметизация электролизеров и устойчивая работа горелок, отсутствие перекосов анода и анодного кожуха;

       - обеспечение бесперебойной работы АСУТП и средств оповещения (ПО, радиотелефонные и громкоговорящие средства связи);

- контроль и безопасную эксплуатацию электролизеров с разрушенной подиной;

- выполнение ремонтов бортовой футеровки электролизеров;

- выполнение требований безопасности и промышленной санитарии на рабочем месте.

       7.4.4 Внешние признаки нормально работающего электролизера:

устойчивая работа горелок, цвет пламени в горелке с голубым оттенком; полная герметизация электролизеров; наличие защитного гарнисажа, обеспечивающего стабильность высоты расплава в шахте; загрузка глиноземом выше нижнего среза газосборного колокола на 10-12 см; чистота фланцевого листа; чистота пояска газосборного колокола.

При визуальном осмотре необходимо обращать внимание на внешний вид катодного кожуха, наличие “покраснений”, разрушений катодного кожуха выше и ниже вентиляционных решеток. В особенности это касается ванн с разрушениями бортовой футеровки или подины, с поднятыми фланцевыми листами.

           При выявление внешних признаков нарушения нормальной работы электролизеров необходимо принять меры по восстановлению нормальной работы. При невозможности выявить причины и принять меры, поставить в известность старшего мастера, мастера-технолога.

Требования безопасности

       8.1 При производстве алюминия из криолитоглиноземных расплавов одним из самых опасных и вредных производственных факторов является повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны.

       Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны приведены в таблице 4.

Таблица 4 – ПДК вредных веществ 

Наименование вещества	Величина ПДК, мг/м3	Преимущественное агрегатное состояние в воздухе в условиях производства	Класс опасности	Особенности воздействия на организм
31 Глинозем	6	аэрозоль	IV	Фиброгенное
136 Бенз[a]пирен	- /0,00015	аэрозоль	I	Канцерогенное
207 Водород фтористый (в пересчете на фтор)	0,5/0,1*	газ	I	Остронаправленное
1104 Оксид углерода (СО)	20**	газ	IV	Остронаправленное
1155 Соли фтористо- водородной кислоты(в пересчете на фтор)	1/0,2*	аэрозоль	II

* В знаменателе - среднесменная ПДК.

       ** При длительности работы в атмосфере, содержащей оксид углерода, не более 1 часа предельно допустимая концентрация оксида углерода может быть повышена до 50 мг/м³; при длительности работы не более 30 минут - до 100 мг/м³; при длительности работы не более 15 минут - до 200 мг/м³.Повторные работы при условиях повышенного содержания оксида углерода в воздухе рабочей зоны могут проводиться с перерывом не менее чем в 2 часа (ГН 2.2.5.1313-03).

       8.2 Вредными факторами также являются интенсивное теплоизлучение и наличие мощных магнитных полей (10-12 мкТл), открытые проемы при проведении ремонтных работ, подвижные и вращающиеся части оборудования, работающего в корпусах электролиза, поражение электрическим током, выбросы расплава при попадании влаги, расплавленный металл, солевой расплав при температуре от 950 до 1000 ^оС, низкие температуры в зимний период, физические перегрузки, движущиеся машины и механизмы.

       8.3 Средства защиты от вредных факторов.

8.3.1 Для защиты работающих в корпусах электролиза от влияния вредных факторов должны применяться средства индивидуальной и коллективной защиты.

К средствам коллективной защиты относятся:

       - средства нормализации воздушной среды (системы газоочистки и аэрации);

       -средства нормализации освещения;

       -средства защиты от теплоизлучения (газосборный колокол, теплоизоляция электролизеров, ковшей и т.д.);

       -средства защиты от поражения электрическим током (ограждения, изолирующие устройства, покрытия, применение разделительных трансформаторов, устройства автоматического отключения, устройства выравнивания потенциалов и понижения напряжения, устройства дистанционного управления, предохранительные устройства, знаки безопасности, световая и звуковая сигнализация);

       -средства защиты от воздействия механических факторов (ограждения, предохранительные, сигнальные и тормозные устройства);

       -средства защиты от химических факторов (герметизирующие устройства, устройства вентиляции и очистки воздуха);

       -средства защиты от шума;

       -стационарные или инвентарные ограждения открытых проемов;

       -средства защиты от попадания в подвижные и вращающиеся части оборудования

(защитные кожуха и ограждения).

        К средствам индивидуальной защиты относятся:

- спецодежда, спецобувь, рукавицы, перчатки, вачеги, шляпа с защитным экраном, каска, щиток, подшлемник, защитные очки, респиратор, наколенники, фартук, предохранительный пояс, диэлектрические боты, коврики, противошумные наушники, беруши;

- защитные дерматологические средства: пасты, крема, мази и моющие средства.

       8.4 Работающие в корпусах электролиза обязаны ежегодно проходить медицинский осмотр. Лица, не прошедшие ежегодный медосмотр к дальнейшей работе в корпусе электролиза не допускаются.

       8.5 Катодное устройство, перекрытия шинных каналов постоянно имеют потенциал катода, что создает опасность поражения работающих электрическим током.

        Все работающие в корпусах электролиза должны знать причины поражения электрическим током, меры защиты от поражения током и способы оказания первой (доврачебной) помощи при поражении электрическим током, изложенных в Общей инструкции по охране труда для работающих в ОАО «РУСАЛ Красноярск» ИОТ №1. Во избежание травмирования электрическим током запрещается одновременно прикасаться к оборудованию и к предметам, которые могут оказаться заземленными. Перечень оборудования и этих предметов приведен в Инструкции по охране труда для работающих в корпусах электролиза, ИОТ № 2.

       Все работающие в корпусах электролиза должны иметь группу допуска по электробезопасности не ниже II-ой.

       8.6 Во избежание выброса металла и электролита инструмент и сырье перед применением необходимо прогреть, не допускать гашения анодных эффектов сырыми гасильными шестами.

       8.7 Своевременно должен производиться планово-предупредительный ремонт технологического оборудования, оперативно устраняться возникающие неисправности. Производить какие- либо работы на неисправном оборудовании запрещается.

8.8 Технологический процесс должен соответствовать настоящей технологической инструкции, а также:

-общим правилам безопасности для предприятий металлургической промышленности ПБ 11-493-02;

-правилам безопасности при производстве глинозема, алюминия, магния ПБ 11-541-03;

-общим правилам промышленной безопасности для организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов ПБ 03-517-02;

-правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10-382-00.

       8.9 Методы оказания доврачебной помощи пострадавшему определены в Общей инструкции по охране труда для работающих в ОАО «РУСАЛ Красноярск», ИОТ №1.

       8.10 В случае возникновения аварийной ситуации в корпусе обслуживающий персонал должен руководствоваться “Планом ликвидации аварий”, который вывешен в пятиминутке. Выписка из оперативной части ПЛА должны быть вывешена в комнатах отдыха корпусов электролиза. Персонал ознакомлен с ПЛА под роспись с записью в личных карточках инструктажа по ОТ. 

 9 Характеристика товарной продукции

      9.1 Продукция, полученная в результате технологического процесса производства

алюминия на электролизерах с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом в

электролизных корпусах ОАО «РУСАЛ Красноярск», по химическому составу должна

соответствовать требованиям:

– ГОСТ 11069-2001 для алюминия технической чистоты;

– ГОСТ 295-98 для алюминия марок АВ.