Управление технологическим процессом

 

Управление технологическим процессом производства товарного алюминия имеет два уровня. Контроль и управление на первом уровне включают следующие функции:

- планирование производства на 1-м уровне (журнал распоряжений);

- управление производством товарной продукции (в соответствии с ТИ, ТУ, ТР, ОК);

- контроль и оценка технологических параметров (согласно схеме контроля);

- выявление отклонений от требований нормативной документации и их анализ (хим. состав алюминия, информация АСУТП, программы АРМ-шихтовщика, журнал распределения металла, журнал шихтовки металла, журналы технологии производства продукции);

- определение корректирующих действий для возврата отклонений технологических параметров к нормативным значениям;

- изучение руководящих документов 2-го уровня (НД СМК, нормы расхода сырья и материалов, приказы, распоряжения, протоколы, программы, мероприятия);

- выпуск распоряжений в установленном порядке;

- внесение предложений по совершенствованию технологии на второй уровень.

Контроль и управление на втором уровне включают функции:

-  разработка планов производства;

-  контроль выполнения плана производства ЛО (график отгрузки, оперативная информация от первого уровня);

- оценка и анализ эффективности разработанных корректирующих действий 1-го уровня контроля (оперативная информация, журналы распоряжений);

- разработка корректирующих действий на 2-м уровне управления;

- планирование технических аудитов (распоряжение о проведении технического аудита);

- информирование руководства завода о состоянии процесса производства алюминия и его сплавов.

На одном из наиболее современных алюминиевых заводов - ХАЗе - в литейном производстве используется программный модуль АРМ «Мастер-технолог литейного производства», который представляет собой систему поддержки принятия решений в литейном производстве. Используя оперативную информацию по работе литейных комплексов, получаемых от АСУТП, программный модуль рассчитывает план производства готовой продукции и оперативно-календарный график работы литейного производства, формирует график отгрузки готовой продукции.

Используемая программа подготавливает отгрузочную документацию, печатает транспортный ярлык на каждую единицу товарной продукции, а также управляет погрузочными работами посредством алфавитно-цифрового дисплея.

 

Список использованной литературы

1. Коробов М.А.,Дмитриев А.А.: «Самообжиеающиеся аноды алюминиевых электролизёров», Москва, Изд.Металлургия, 1972, 207с.

2. Вольфсон Г.Е., Ланкин В.П.: «Производство алюминия в электролизёрах с обожженными анодами», Москва, изд.Металлургия, 1974, 136с.

3. Буркат В.С.,Друкарёв В.А.: «Сокращение выбросов в атмосферу при производстве алюминия», С.Петербург, ВАМИ, 2005, 275с.

4. Янко Э.А.: «Аноды алюминиевых электролизёров», Москва, изд. «Руда и металлы», 2001, 672с.

5. Курохтин А.Н.: «Электролизёры с боковым токоподводом и их обслуживание», Москва, изд. Металлургия, 1973, 140с.

6. Беляев А.И.: «Электролит алюминиевых ванн», Москва, Металлургиздат, 1961, 199с.

7. BuzunovV.Y.,Hewgill D.: «Results of conversion to dry anode technology at Krasnoyarsk Aluminium Sm.», Light Metals 1998, ed. B.Welch (TMS), c.227-234.

8. Костюков А.А.,Киль И.Г.,Никифоров В.П.,Вольфсон Г.Е.: Справочник металлурга по цветным металлам. «Производство алюминия», Москва, изд. «Металлургия», 1971, 600с.

9. Янко Э.А., Лозовой Ю.Д.: «Производство алюминия в электролизёрах с верхним токоподводом», Москва, изд. Металлургия, 1976, 160с.

10. Березин А.И.: «Принципы построения АСУ ТП электролиза алюминия», Красноярск, ООО «ИТЦ», 2005, 15с.

11. Демыкин П.А., Концур Е.П., Купцов А.Н.: «Системы АПГ в производстве алюминия и транспорт глинозёма от силосов до электролизёра», Красноярск, «ТоксСофт», 2005, 44с.

12. Минцис М.Я., Поляков П.В., Сиразутдинов Г.А.: «Электрометаллургия алюминия», Новосибирск, Изд. «Наука»,2001, 368с.

13. Криворученко В.В., Коробов М.А.: «Тепловые и энергетические балансы электролизёров», Москва, изд. «Металлургия», 1963, 320с.

14. Гротхейм К., Кванде Х.: «Трактовка процесса Холла-Эру для производства алюминия», Дюссельдорф, изд. «Aluminium-Verlag»,1986, 172с.

15. Гротхейм К., Кванде Х. (редакторы): «Введение в электролиз алюминия», Дюссельдорф, изд. «Aluminium-Verlag»,1993, 282с.

16. Галевский Г.В., Кулагин М.Н., Минцис М.Я.: «Металлургия алюминия», Москва, изд. Наука, 2004, 277с.

17. Sorlie M., Oye H.A.: «Cathodeds in aluminium electrolysis», 2-nd edition (перевод Полякова П.В.), Красноярск, КГУ, 1997, 459с.

18. Бузунов В.Ю., Тян В.А.: «Анализ состояния и основные пути развития электролизного производства заводов компании Русский алюминий», Крсноярск, ИТЦ, ТЭВ «Русского алюминия», №2, 2003, с. 2-8.

19. Фризоргер В.К.: «Технология сухого анода», Москва, Цветные металлы №4, 1997, с.46-47.

20. Ланкин В.П., Локшин Р.Г.,Локотков Г.И., Фролов В.И.: «Новая система управления процессом электролиза алюминия», Москва, Цветные металлы №1, 2000, с.78-82.

21. Поляков П.В.: «Использование литиевых электролитов в производстве алюминия», НТЦ «Лёгкие металлы» (сборник лекций на высших алюминиевых курсах), Красноярск, 2001, 10с.

22. Пингин В.В.: «Магнитогидродинамические явления в электролизёрах» (сборник лекций на высших алюминиевых курсах), Красноярск, 17 с.

23. Поляков П.В.: «Выход по току» (сборник лекций на высших алюминиевых курсах), Красноярск, 17 с.

24. Смирнов В.Н., Попов А.В., Евсеев В.В.: «Создание технологии обжига электролизёров РА-300»,Технико-экономический вестник РУСАЛа, Красноярск, декабрь 2006, 24-27 с.

25. Напалков В.И., Черепок Г.В., Махов С.В. Черновол Ю.М.: «Непрерывное литьё алюминиевых сплавов», Москва, изд.«Интермет Инжиниринг», 2005, 511 с.

26. Сarlos A. B. de Jesus, Miguel J. P. Carvalho: «Anode height adjusted automatically by PTA», Light Metals 2005, ed. H.Kvande (TMS), c. 245-248.

27. H.P.Dias, R.R.de Mura: «The use of transversal slot anodes at ALBRAS Smelter», Light Metals 2005, ed. H Kvande (TMS), c. 341-344.

27. Vanvoren C., Homsi P. и др.: «AP35:The latest performance Industrially available new cell technology», Light Metals 2005, ed. H.Kvande (TMS), c.331-336.

28. Meghlaoui A., Aljabri N.: «Aluminum fluoride control strategy improvement», Light Metals 2003, ed. P.N.Crepeau (TMS), c.425-429.

30. Stejer S., Hullett B., Utara N.: «Application of Lithium modified Electrolyte in High Current Density Aluminum Reduction Cell», Light Metals 2001, ed.J.L.Anjier (TMS), c.199-206.

31. D.Billinghurst, B.Paul, G.P.Bearne. I.A.Coad,: “Development of B32 Cell Technology”, Comalco Australia, Light Metals 2006, p.255-260.

29. G.E.da Mota, J.E.M.Blasques: “Process improvements to raise the line current at ALBRAS”, Light Metals, 2004, ed.by A.T.Tabereaux (TMS), p. 185-190.

30. M.P.Taylor, G.L.Johnson, E.W.Andrews, ”The impact of anode cover control and anode assembly Design on reduction Cell performance”, Light Metals, 2004, ed.by A.T.Tabereaux (TMS), p. 199-206.

31. S.Wilkening, P.Reny, B.Murphy: “Anode cover material and bath level control”, Hydro Aluminium Deutschland, Light Metals, 2005, ed. H.Kvande (TMS), p.367-371.

32. Yurkov V., Mann V., Nikandrov K., Trebukh O.: «Development of Aluminium reduction process supervisory control system», Light Metals, 2004, ed. A.T. Tabereaux (TMS), c. 263-267.

33. A. Tabereaux. “Aluminum Industry Upgrade Set in Motion by New Wave of High Amperage Prebakes”, Light Metal Age, Feb 2007, c.28-30.

34. X.Wang, G.Tarsy, S.Whelan и др. “Development and deployment of slotted anode technology at Alcoa”, Light Metals, 2007, ed. By Morten Sorlie (TMS), p.299-304.

35. J.-J.Grunspan, “Slot cutting in anodes”, BROCHOT SA, Light Metals, 2007, ed. By Morten Sorlie (TMS), p.283-285.

36. D.S.Severo, V.Gusberti, E.C.V.Pinto, R.R.Moura, “Modeling the buble driven flow in the electrolyte as a tool for slotted anode design improvement”, FLBRAS, Light Metals, 2007, ed. By Morten Sorlie (TMS), p.287-292.

37. G.Bearne, D.Gadd, S.Lix и др., “The impact of slots on reduction cell individual anode current variation”, New Zealand Al Smelter, Light Metals, 2007, ed. By Morten Sorlie (TMS), p.305-310.

38. M.W.Meier, R.C.Perruchout,W.K.Fischer,“Production and performance of slotted anodes”, R&D Carbon Ltd. Light Metals, 2007, ed. By Morten Sorlie (TMS), p.277-282.

39. K.Aldstedt, E.Myrvold, I.Solberg, Elkem Al Mosjoen, “The effect of implementing slotted anodes on some key operational parameters of PB-Line”, Light Metals, 2007, ed. By Morten Sorlie (TMS), p.293-298.

40. M.Jensen, T.B.Pedersen, K.Kalgraf, Elkem, Lisna Al.Sm., “Bubble noise from Soderberg pots” Light Metals, 2007, ed. By Morten Sorlie (TMS), p.353-356.

41. Гусева Е.А. «Повышение эффективности производства алюминия путём разработки кислотной схемы очистки газов от сернистых соединений», Технический университет, Автореферат на соискание ученой степени к.т.н., Иркутск, 2007, 18 с.

42. T.Rieck, M.Iffert, P.White, R.Kelchtermans. Increased Current Efficiency and Energy Consuption at the Tritment Smelter Essen using 9 Box Matrix Control. Light Metals, 2003, ed. P.N.Crepeau (TMS),p/ 449-456.

43. Березин А.И., Пискажова Т.В., Грицко В.В., Тараканов А.В., Волохов И.Н. Управление технологией электролиза по перегреву электролита, Алюминий Сибири-2006. Сборник Трудов Х11 Международная конференции, Красноярск, с. 27-36.

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

Предисловие…………………………………………………………….3

Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА

АЛЮМИНИЯ ………………………………………………………… 4

1.1.  Общие положения …………………………………….........4

 1.2.  Электрохимия процесса электролиза…………………… 7

1.3. Расчет основных производственных показателей алюминиевого электролизера 9

1.4. Электролит.................................................................... 12

1.5. Процессы на аноде и катоде......................................... 18

1.6. Побочные процессы на аноде и катоде........................ 20

1.7. Другие побочные процессы на аноде и катоде............ 25

1.8. Пропитка угольной футеровки..................................... 28

1.9. МГД-нестабильность.................................................... 28

1.10. Факторы, способствующие повышению выхода по току и производительности электролизера          35

ГЛАВА 2. СЫРЬЁ, ПРИМЕНЯЕМОЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ АЛЮМИНИЯ 40

2.1. Глинозём............................................................................ 40

2.2. Фтористые соли................................................................. 46

ГЛАВА 3. КОНСТРУКЦИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ, ИХ МОНТАЖ И ДЕМОНТАЖ................................................................................ 48

3.1. Общая характеристика и классификация электролизеров 48

3.2. Анодное устройство.......................................................... 52

3.3. Катодное устройство........................................................ 58

3.4. Футеровка катодного кожуха........................................... 61

3.5. Ошиновка........................................................................... 67

3.6. Сбор анодных газов и укрытие электролизёра………………75

3.7. Электрическая изоляция................................................... 78

3.8. Монтаж и демонтаж электролизеров................................ 79

ГЛАВА 4. ОБЖИГ И ПУСК ЭЛЕКТРОЛИЗЁРОВ................. 88

4.1. Общие положения............................................................. 88

4.2. Обжиг подины.................................................................... 88

4.2.1. Обжиг новых серий электролизёров......................... 89

4.2.2. Обжиг ванн после капитального ремонта................. 93

4.3. Пуск ванн на электролиз................................................... 95

4.4. Обслуживание ванн в период после пуска....................... 98

ГЛАВА 5. РАБОТА ЭЛЕКТРОЛИЗЁРА В НОРМАЛЬНОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ 102

5.1. Общие положения........................................................... 102

5.2. Температура электролита............................................... 103

5.3. Состав электролита, уровни металла и электролита..... 104

5.4. Регулирование состава электролита по температуре ликвидуса, перегрев электролита      108

5.5. Междуполюсное расстояние (МПР). Рабочее и среднее напряжение………………………………………………….117

5.6. Форма рабочего пространства....................................... 120

5.7. Гашение анодных эффектов............................................ 122

5.8. Технологическое обслуживание электролизеров.......... 124

5.9. Тепловые и энергетические балансы алюминиевых электролизёров 130

ГЛАВА 6. НАРУШЕНИЯ НОРМАЛЬНОГО ХОДА ЭЛЕКТРОЛИЗЁРА И ПУТИ ИХ УСТРАНЕНИЯ...................................................................................................... 139

6.1. Горячий ход..................................................................... 139

 6.3. Холодный ход ванны………………………………………...144

6.3. «Зажатие» междуполюсного расстояния. Работа ванны «в борт»      146

6.4. Образование карбидов.................................................... 148

6.5. Природа «шумов» и их устранение............................... 149

6.6. Аварийные случаи в работе ванн................................... 153

ГЛАВА 7. ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ АНОДОВ...................................................................................................... 159

7.1. Самообжигающиеся аноды............................................. 159

7.1.1. Механизм формирования самообжигающихся анодов 160

7.1.2. Электрические характеристики............................... 170

7.1.3. Технология самообжигающегося анода при

использовании «сухой» анодной массы........................... 172

7.1.4. Технология обслуживания анодов.......................... 175

7.1.5. Требования к качеству анодной массы................... 180

7.1.6. Нарушения нормальной работы анодов................. 182

7.2. Обожженные аноды......................................................... 185

7.2.1. Требования к качеству обожженных анодов.......... 187

7.2.4. Аноды с пазами........................................................ 196

7.2.5. Обслуживание анодов.............................................. 206

7.2.5. Укрытие анодного массива..................................... 212

ГЛАВА 8. ГАЗООЧИСТКА И РЕГЕНЕРАЦИЯ КРИОЛИТА 218

8. 1. Сбор и транспортировка анодных газов....................... 218

8.2. Очистка газа..................................................................... 221

8.3. Производство криолита из растворов газоочистки....... 228

8.4. Извлечение криолита из угольной пены........................ 230

ГЛАВА 9.ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗНЫХ СЕРИЙ. МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЛИЗА............. 234

9.1. Энергоснабжение электролизных серий........................ 234

9.2. Механизация процессов обслуживания электролизеров. 237

9.3. Автоматическая система управления технологическим процессом (АСУТП) 239

9.4. Централизованная раздача и автоматизированное питание ванн глинозёмом 250

9.4.1. Общие положения.................................................... 250

9.4.2. Конструкция систем АПГ........................................ 253

9.4.3. Автоматизированное управление работой АПГ... 259

9.4.4.Управление питанием электролизёра при

выполнении других технологических операций.............. 267

9.4.5. Внутризаводская транспортировка глинозёма. Системы централизованной раздачи глинозёма (ЦРГ)................................................................................... 269

ГЛАВА 10. ПЕРВИЧНЫЙ АЛЮМИНИЙ КАК СЫРЬЁ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ В ТОВАРНЫЕ ВИДЫ ПРОДУКЦИИ............................................................................ 272

10.1. Алюминий-сырец и способы его рафинирования........ 272

10.2. Расчёт шихты для получения товарного алюминия.... 275

10.3. Первичная переработка алюминия-сырца.................... 277

10.4. Сплавы на основе алюминия......................................... 289

10.5. Управление технологическим процессом.................... 297

Список использованной литературы..................................... 299