Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Содержание
Введение
Заключение 11
Список использованных источников.. 12
Введение
Данный отчет представляет собой промышленное получение алюминия электролизом расплавленных солей
Красноярский Алюминиевый завод - одно из самых крупных в мире предприятий алюминиевой отрасли, один из крупнейших в мире производителей первичного алюминия.
Основой технической политики КрАЗа является повышение экологической безопасности, технологической и экономической эффективности действующего электролизного производства, обеспечение конкурентно способности продукции на рынке.
Данный отчет включает в себя раскрытия таких вопросов как: структура завода, электролизное производство, цеха и службы, автоматизация и механизация процесса электролиза алюминия, охрана труда и техника безопасности при производстве алюминия. Решение экологических проблем и технико-экономические показатели работы цеха.
1 Структура завода
1.1 Структура завода включает в себя: Цеха и службы
А также управления и отделы:
Управляющий директор
|
Юридический Пресс-служба Производственно- Отдел управ оце д диспетчерский отдел ственносты |
тения соб- Группа реализации о и корп. вспомогательных -иий аклииов |
Бизнес-единица «СУП» |
|
|
Дирекция анодного производства |
Дирекция электролизного производства |
Дирекция литейного производства |
Дирекция по обеспечению производства |
Дирекция по персоналу |
Финансовая дирекция |
Дирекция но охране труда, экологии и качеству |
Дирекция по административным вопросам |
|
Производственный отдел |
Производственный отдел |
Производственный отдел |
Производственно- |
Отдел труда и заработной платы |
Планово-бюджетный отдел |
Омел охраны труда и промышленной безопасности |
Первый отдел, штаб ГО иЧС |
|
Техническая группа |
|||||||
|
Отдел кадров |
Финансовый отдел |
Служба безопасности |
|||||
|
Техническая группа |
Техническая группа |
Техническая группа |
Отдел эксплуатации |
||||
|
Отдел развития и подготовки персонала |
|||||||
|
Отдел информационных технологии |
Отдел экологии |
Протокольный отдел |
|||||
|
Энергоцех |
|||||||
|
Участок производства анодной и подовой массы |
Электролизный цех№1 |
Литейное отделение №1 |
Цех кремние-во-преобразова- |
||||
|
Отдел технического контроля |
Канцелярия |
||||||
|
Медико-санитарная часть ОАО «КрАЗ» |
|||||||
|
Группа 8АР ' К/3 |
Администра-тивно-хозяйствен-ный отдел |
||||||
|
Электролизный цех №2 |
Литейное отделение №3 |
Цех эксплуатации ГПМ |
|||||
|
Отдел интегрированных систем менеджмента |
|||||||
|
Служба главного бухгалтера |
|||||||
|
Участок |
Цех транспортировки глинозема и фтор, солей |
Отдел организационной культуры и внутренних коммуникаций |
|||||
|
Участок подготовки производства произвол- |
Пожарная часть |
||||||
|
Участок подготовки обожженных анодов |
Цех обработки электролизеров |
||||||
|
Центральная заводская лаборатория |
|||||||
|
Ремонтно- механиче- |
|||||||
|
электролизеров |
Участок отгрузки готовой продукции |
Автотранс- поршый цех |
Детский оздоровительный лагерь «Сокол» |
||||
|
Отдел метрологии |
|||||||
|
Спортивно-оздоровительный комплекс «Мана» |
2 Электролизное производство: применяемое сырье, оборудование, технология электролиза, готовая продукция.
2.1 Сырье и материалы
В производстве технического алюминия используют следующее сырье:
2.1.1 Хранение сырья
2.2 Оборудование
Технический алюминий производят в электролизерах марки С- 160М4 электролитическим способом. Группу электролизеров, подключенных к одной преобразовательной подстанции, называют электролизной серией. Электролизеры в серии соединены последовательно.
2.2.1 Основными конструктивными элементами электролизера являются:
- Анодное устройство состоит из анодной рамы и 22 анодов.
Внутренние стенки кожуха теплоизолированы листовым асбестом. На днище кожуха засыпан слой глинозема или шамотной крупки, на который уложено несколько рядов керамического, легковесного шамотного и шамотного кирпича.
Подина выполнена из угольных блоков со стальными токо-подводящими стержнями, подключенными к анодному алюминиевому ши-нопроводу.
Угольные блоки уложены на глиноземную подушку или подушку из угольной массы.
Кладка бровки производится из шамотных изделий на огнеупорном растворе. Внутренние стенки шахты электролизера выполняют из периклазового кирпи-
ча или блоков из огнеупорного бетона, стойких к расплавам, применяемым при рафинировании. Пространство между периклазовой кладкой и кожухом заполняют шамотными изделиями с пересыпкой швов глиноземом
Для снижения потерь тепла через верх электролизера, они укрыты периферийными алюминиевыми крышками.
2.3 Технология электролиза
2.3.1 Энергетические параметры. Номинальное значение силы тока (75 + 2)кА.
Величину силы тока корпуса (серии) устанавливает начальник цеха в зависимости от технологического состояния электролизеров, погодных условий и поддерживают постоянной. Корректировку силы тока в пределах до 0,5 кА производят по заявке старшего мастера.
2.3.2 Технологические параметры процесса рафинирования алюминия при
ведены в таблице 2. 3.2
Таблица 2.3.2
Наименование параметра
Норма
1 Проектная сила тока, кА
180+2
2 Среднее напряжение, В
4,2
3 Рабочее напряжение, В
4 Падение напряжения в электролите, В
4,5
4,5-5,5
5 Высота слоя электролита, см
19,55
6 Уровень металла, см
26,05
2.4 Готовая продукция
Готовая продукция при электролизе алюминия криолито - глинозёмным расплавом представлена в таблице 2.4.
Таблица -2.4
|
Обозначение марок |
Химический состав, % |
|
АЬ не менее, % |
Примеси не более, % |
|
Ре |
81 |
Си |
2п |
Т1 |
Прочие примеси |
Сумма |
Код ОКП |
||
|
Алюминий особой частоты (АОЧ) |
|||||||||
|
А999 |
99,999 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,001 |
17.1211.0004 |
|
Алюминий высокой частоты (АВЧ) |
|||||||||
|
А995 |
99,995 |
0,0015 |
0,0015 |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
0,005 |
17.1211.0005 |
|
А99 |
99,99 |
0,003 |
0,003 |
0,003 |
0,003 |
0,002 |
0,001 |
0,01 |
17.1211.0006 |
|
А97 |
99,97 |
0,015 |
0,015 |
0,005 |
0,003 |
0,002 |
0,002 |
0,03 |
17.1211.0007 |
|
А95 |
99,95 |
0,025 |
0,02 |
0,01 |
0,005 |
0,002 |
0,005 |
0,05 |
17.1211.0008 |
|
Алюминий технической частоты (АТЧ) |
|||||||||
|
А85 |
99,85 |
0,08 |
0,06 |
0,01 |
0.02 |
0,008 |
0,02 |
0,15 |
17.1211.0009 |
|
А8 |
99,8 |
0,12 |
0,1 |
0,01 |
0,04 |
0,01 |
0,02 |
0,2 |
17.1211.0011 |
|
А7 |
99,7 |
0,16 |
0,15 |
0,01 |
0,04 |
0,01 |
0,02 |
0,3 |
17.1211.0012 |
|
А7Е |
99,7 |
0,2 |
0,08 |
0,01 |
0,04 |
0,01 |
0,02 |
0,3 |
17.1211.0013 |
|
А6 |
99,6 |
0,25 |
0,18 |
0,01 |
0,05 |
0,02 |
0,03 |
0,4 |
17.1211.0014 |
|
АЗЕ |
99,5 |
0,35 |
0,1 |
0,02 |
0,04 |
0,015 |
0,02 |
0,5 |
17.1211.0015 |
|
А5 |
99,5 |
0,3 |
0,25 |
0,02 |
0,06 |
0,02 |
0,03 |
0,5 |
17.1211.0016 |
|
АО |
99 |
0,5 |
0,5 |
0,02 |
0,08 |
0,02 |
0,03 |
1 |
17.1211.0017 |
3 Другие цехи и службы: назначение, оборудование, сырье и материалы. 3.1 Цеха производства фтористых солей (ЦПФС,)
Назначение ЦПФС это улавливание фтористых солей и производство на их основе смешанного криолита. Для улавливания газов в цехе регенерации содержатся содовые растворы Ма2СОЗ 30-35%, этот газ качается по трубопроводу на дымососные установки. Газ из электролизных корпусов поступает на газоочистку, где проходит через содовый раствор и поглощается: Р, СО2, СО, 8.
Здесь получается фтористый раствор с содержанием фтора до 30 г/л и 8 до 40г/л, этот раствор служит для производства фтористых солей.
Готовят его следующими способами: в реакторы, обогреваемые водой, подаётся осветлённый фтористый раствор с содержанием каустика в пределах 280 г/л и гидрата АЦОН)3 250 г/л, при высокой температуре 90 °С происходит варка криолита, после четырёх часов варка пульпы, реактируемого криолита отсасывается в сушилку, где сушится, а маточный раствор вновь поступает на газоочистку.
3.1.1 Получение фтористого криолита
Фтористый криолит получают путём переработки угольной пены. Угольную пену привозят из корпусов, которую сливают с ванн. Угольная пена составляет 40-80 кг на 1 тонну алюминия, в пене содержится до 65-75 % электролита.
Химический состав пены: Р 29-30 %; Ка 15-18 %; АЬ 10-13 %; Са 0,8-1,5 %; М§ 0,6-0,8 %; 8Ю2 0,2-0,5 %; окислов Ре 0,2-0,8 %; С 28-30 %.
Флотация основана на свойстве не смачивающихся водой (гидрофобных) материалов, прилипающих к находящимся в воде пузырьков воздуха.
Природная гидрофобность материала может быть усилена, введённым в пульпу реагентов.
мере необходимости передаются контролирующим органам, в заводскую медсанчасть и управление по охране труда.
3.2 Цех анодной массы (ЦАМ)
ЦАМ - предназначен для производства анодной массы, используемой в процессе электролиза для получения технического алюминия в электролизёрах с непре-рывным самообжигающимися анодами с верхним тока подводом.
В состав ЦАМа входят:
В качестве основного сырья для изготовления анодной массы применяют:
Цех анодной массы представляет собой комплект транспортно - технологического оборудования, связанного в одну непрерывную цепь автоматов. Этапы получения анодной массы:
Анодная масса по качественным показателям должна соответствовать требованиям ТУ 48 - 580 - 86.
3.3 Санитарно-промышленная лаборатория (СПЛ)
Санитарно-промышленная лаборатория (СПЛ). В ее функции входит контроль за состоянием атмосферы на рабочих местах, на промышленной площадки, в сани-тарно-защитной зоне предприятия. Она же производит анализы проб воды, почвы. То есть со стороны лаборатории налажен системный контроль за загрязняющими веществами, выбрасываемыми заводом. Замеры производятся регулярно по схеме контроля, согласованной с органами Госсанэпидемнадзора. Результаты замеров служат для определения эффективности работы газоочистного оборудования, контроля за состоянием воздуха в рабочей зоне, выполнения расчётов количества выбросов и сбросов от технологического оборудования. Скажем, на рабочих местах постоянно производятся замеры концентраций таких веществ, как фтористый водород, и др. Эти данные обрабатываются в расчётно-аналитическом бюро управления по экологии и по
3.4 Литейный цех (ЛЦ/
Номенклатура товарной продукции меняется по требованию рынка. За время существования завода освоено литьё технического алюминия и алюминия высокой чистоты в виде мелкой чушки массой 15 кг, слитков плоских для проката, Т- образной чушки; деформируемых сплавов АМЦ, ММ, 3003; литейных сплавов АК12, АК5М2. Вся товарная продукция выдаётся литейными отделениями только высшими сортами: А75, А8, А85, АВЧ. Все литейные отделения оснащены линиями резки заготовок, что позволяет полностью перейти на выпуск Т - образной чушки, сократив производство мелкой.
Оборудование: литейные машины вертикального литья, миксера, линии резки.
3.4 Вспомогательные цеха
В 2003 году на ООО «КрАЗ» начался процесс перевода практически всех вспомогательных цехов в дочерние предприятия, которые сейчас работают на контрактной основе с заводом и предоставляют ему свои услуги.
4 Рабочее место практиканта и состав его работ в цехе
ДиЭП СКЭ 5- 6. В мои обязанности входил определенный состав работ: раскидывал в простенках оборотный электролит, отливал в изложницу пробы алюминия для лаборатории, делал отбор проб «рожки», чистил горелки, возил соду, дробленку, флотацию в тачках на вачны, работал с термопарой, выливал черпаком крышки, помогал сбивать «балду» «комсомольским» ломом, снимал пену, гартался, отливал электролит в урны, складирывал сырье, собирал протеки, убирался на отметке «О».
5 Автоматизация и механизация процесса электролиза алюминия
5.1 Автоматизация процесса электролиза
Для автоматизации серии электролизёров на полно действующих заводах применяют систему АСУТП (АПГ). разработанную СКВ «Цветметавтоматика». Помимо регулирования электролизёров, установка АСУТП обеспечивает контроль за параметрами корпуса: сопротивление анодных участков, напряжение, сила тока, число анодных эффектов.
5.1.1 Структура АСУТП
Структура АСУТП ЛО-3 иерархическая, двухуровневая. Верхний уровень выполнен на базе северной станции 81ЛМ (главный компьютер). Для представления
информации обслуживающему и техническому персоналу к станции по сети Ептегпе* подключены АРМ пользователей. Обмен информацией о технологическом процессе между главным компьютером и контроллерами шкафов управления литейными каскадами (контроллерами нижнего уровня) осуществляется также через общезаводскую сеть Ептегпе!:.
Нижний уровень состоит из локальных автоматизированных систем управления литейными каскадами:
АСУТП литейного каскада состоит:
• Для каскадов с тросовыми литейными машинами - из шкафа.
5.1.2 Устройство и работа АСУТП
Контроллеры нижнего уровня с аппаратурой управления литейными каскадами размещены в герметичных металлических шкафах. ШУЛК выполнены на базе контроллеров С7-633/ОР фирмы 81етеп§.
Пульты управления литейными машинами представляют собой герметичные подвесные боксы с органами управления и контроля на лицевой панели.
Блоки управления электроприводами представляют собой герметичные металлические шкафы с силовым оборудованием для управления электролв телямр
Система осуществляет управление в ручном или автоматическом режиме, производит сбор информации о состоянии технологического оборудования и значении технологических параметров, а также проводит диагностику контроллеров и предоставляет всю необходимую информацию пользователям АРМ
в удобной для восприятия форме, её архивирование и вывод на печать.
Для поддержания температуры расплава в миксерах контроллер в шкафа управления принимает сигналы от датчиков температуры воздушных зон миксера и жидкого металла. Формирует, согласно алгоритму управления, сигналы для управления коммутационной аппаратурой и преобразователями напряжения ПН-ТТ, плавно изменяя температуру нагревательных элементов миксера. Аналоговое управление позволяет более точно поддерживать требуемую температуру металла, рационально использовать электроэнергию и увеличивать ресурс нагревательных элементов.
Для управления процессом литья в автоматическом режиме литейщику необходимо выбрать тип слитка, установить автоматический режим управления литейной машиной и по готовности литейной оснастки нажать кнопку пуск. Контроллер шкафа управления, принимая сигналы от датчиков расхода, давления и температуры охлаждающей воды и датчика скорости литья и длины слитка, формирует, согласно алгоритму, необходимые сигналы для управления клапаном расхода охлаждающей воды и управления приводом рабочего хода перемещения платформы.
Для контроля технологических параметров литейного агрегата и управления литейными машинами каскада к ШУЛК подключены пульты управления.
На дисплее ПУЛМ можно просматривать все технологические параметры миксеров литейных машин.
При отказе какого-либо из узлов АСУТП каскада на дисплее появляется всплывающее меню с предупредительными и аварийными сообщениями.
Вся коммутационная и защитная аппаратура выполнена на высоком техническом уровне из комплектующих фирмы 81етеш.
Применение современных компонентов при построении АСУТП позволило повысить надёжность комплекса технических средств и комфортность обслуживания, а также значительно расширить функции АСУТП и качество управления литейным процессом. АСУТП ЛО-3 позволяет повысить технико-экономические показатели процесса литья алюминия за счёт:
5.1.3 Механизация процесса электролиза
Механизация процесса электролиза включает в себя обрабатывающую технику: КМ-10, КММ-100, ВК-5АСК, ПУМ, МУНО, МПТ, МРГ, МРГВ, МПК, МЗА, погрузчик, электрокар.
6 Охрана труда и техника безопасности при производстве алюминия
Охрана труда - это система сохранения жизни и здоровья работника в процессе трудовой деятельности, включает в себя правовые, санитарно - гегенические, экономические, реабилитационные и другие.
Вредный производственный фактор - это производственный фактор воздействия которого на работника может привести к его заболеванию.
Опасный производственный фактор - это производственный фактор воздействия которого на работника может привести к его травме.
Травма - это нарушение анатомии, физиологии человека, при внезапном воздействии внешней среды.
Виды травм:
6.1 Требования охраны окружающей среды
При производстве алюминия высокой чистоты электролитическим способом в соответствии с ГОСТ 12.005-88 действуют следующие вредные и опасные производственные факторы, представленные в таблице 6.1:
Таблица -6.1
|
Вещество |
Величина ПДК мг/м 3 |
Состояние в условиях произвол. |
Класс опасности |
Действие на организм |
||
|
207 фтористый водород (в пересчете на фтор) |
0,5/0,1* |
Бесцветный газ |
1 1 |
Остронаправленное |
||
|
1155 соли фтористоводородной кислоты (в пересчете на фтор) |
1/0,2* |
Аэрозоль |
2 4 |
То же |
||
|
116 барий хлористый |
0,3 |
Аэрозоль |
2 2 |
То же |
||
|
203 хлористый род |
водо- |
5 |
Газ |
2 2 |
То же |
|
|
. |
1ист |
|||||
|
•-зм Лист № докум |
Подп |
Дата |
• - в знаменателе среднесменная ПДК.
6.2 Требования безопасности труда
• Ведение технологического процесса производства алюминия технической
чистоты связано со следующими факторами, повышающими травмоопасность.
6.2.1 Физические опасные и вредные производственные факторы:
• повышенная (летом) и пониженная (зимой) температура воздуха рабочей
зоны;
наличие повышенного значения налряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;
- повышенный уровень шума на рабочем месте.
6.2.2 Химически опасные и вредные производственные факторы:
- барий хлористый;
6.2.3 Согласно отраслевым нормам предусмотрены средства индивидуальной
защиты:
- щиток защитный с бесцветным ударостойким корпусом, тип НБТ-1, ТУ 64-
.56-76 - до износа;
6.2.4 К средствам коллективной защиты относятся:
- средства нормализации воздушной среды в корпусе, отделении сушки солей
(газоотсос от ванн-маток, система аэрации, установки «В-1», «В-2» и «П-1»);
- средства нормализации освещения;
- средства защиты от теплоизлучения (шторы ванн-маток, центральные и пе
риферийные укрытия рафинировочных электролизеров, теплоизоляция
электролизеров, ковшей и т.д.);
- средства защиты от поражения электрическим током (ограждения, изоли
рующие устройства, покрытия, применение разделительных трансформаторов, уст
ройств автоматического отключения устройства выравнивания потенциалов и пони
жения напряжения, устройства дистанционного управления, предохранительные
устройства, знаки безопасности, световая и звуковая сигнализация);
- средства защиты от шума (наушники и др.)
- №10-94 «Инструкции по безопасности труда для стропальщика»;
№ 104-96 «Инструкции по охране труда для монтажников и лиц, занятых на обрубке анодов и обжиге электролизеров с помощью форсунок на жидком топливе»;
- № 16-94 «Инструкции по безопасности труда для водителей электрокары,
электропофузчика»;
№ 7-95 «Инструкции по безопасности труда при работах на электротельфере и кранбалке»;
- «Общим правилам безопасности для предприятий и организаций металлургической промышленности»;
6.2.7 Действия персонала в аварийной ситуации определены в оперативной
части «Плана ликвидации аварий», утвержденного техническим директором.
«План ликвидации аварий» пересматривается один раз в два года, а также в случае
изменения технологии. С «Планом ликвидации аварий все работающие в корпусе
должны быть ознакомлены с записью в личную карточку.
6.2.8 Методы оказания доврачебной помощи пострадавшему определены в
общей инструкции по охране труда № 1-98.
7 Решение экологических проблем. Отходы производства и их переработка, выбросы и их очистка
7.1 Отходы производства их утилизация
Образующиеся в процессе производства алюминия отходы производства подлежат утилизации, длительному хранению или уничтожению.
Утилизация газообразного фтора преследует две цели: улучшение экологических показателей производства и снижение затрат за счет выработки регенераци-онного криолита. Способ утилизации фтористых газов зависит от вида газоочистки (мокрая или сухая), применяемой на заводе, устройство которых изложено в следующем разделе этой главы.
При сухом способе отходящие от электролизера газы проходят через слой глинозема, который адсорбирует фтористый водород, а вторичный глинозем, насыщенный фтором, возвращается в производство алюминия. Таким образом, утилизируются практически все фторсодержащие газы и никаких отходов не образуется.
Утилизация фторсодержащих газов и производство регенерационного криолита возможны лишь при использовании мокрой газоочистки, технологическая схема
Промытые содовым раствором отходящие газы выбрасываются в атмосферу, а насыщенный раствор, после отделения из него взвешенных частиц (глинозем, пековые погоны, сажа и пр.), подается на варку криолита. Для производства криолита необходимо приготовить алюминатный раствор НаА1(ОН)4, для чего смешивают гидроксид алюминия А1(ОН)3 с раствором каустической соды НаОН:
МаОН + А1(ОН)3 = МаА1(ОН)4.
В результате взаимодействия осветленного раствора содержащего №Р, с алюминатным раствором идет реакция образования криолита, выпадающего в осадок:
КаА1(ОН)4 + 4МаНСО3 = 2СО3 + Ка3А1Р6 + 4Н2О.
Сгущенная пульпа поступает на вакуум-фильтр, обезвоживается и направляется на сушку, в результате чего содержание влаги в криолите снижается до 1,0-1,5 %. Затем регенерационный криолит поступает в цех электролиза или предварительно смешивается с флотационным криолитом. Криолитовое отношение (КО) регенера-ционного криолита составляет около 3,0-3,2, в связи с чем его иногда называют Щелочным.
Образующийся при этом процессе шлам гидротранспортом направляется на шламовое поле, так как экономичного способа его переработки пока еще нет. Химический состав шлама зависит от типа электролизеров, и по данным НкАЗа содержание веществ (%) в нем составляет (числитель - ВТ, знаменатель - БТ): Р -32,7/15,5; А1 - 13,0/27,3; Ма - 21,9/10,5; Са - 0,5/0,4; М8 - 0,3/0,2; Ре2О3 - 3,7/1,2; 8О2 - 0,9/0,3; 8О4 - 5,2/3,7. Потери при прокаливании (п.п.п.)- 16,2/18,9; смолистые -8,2. Как видно из приведенных данных, в шламе содержится значительное количество ценных компонентов, но несмотря на многочисленные исследования и испытания, экономичного способа утилизации шлама найти не удалось.
Переработка угольной пены. Как показывают результаты анализа, в пене, снимаемой с поверхности электролита, содержится до 31 % фтора и только 28-30% углерода. С целью извлечения компонентов электролита пена подвергается переработке методом флотации. Подробно технология флотации угольной пены рассмотрена в , здесь же приведены основы этого процесса.
Доставленная из электролизною цеха пена подвергается магнитной сепарации для удаления железных предметов, дробится в щековой дробилке и поступает на мокрое измельчение в шаровую мельницу. Основная часть пены размалывается до мелких частиц размером не более 0,075 мм, содержание которых достигает 80-90 %. Полученный продукт подвергается флотации, принцип действия которой основан на свойстве несмачивающихся водой (гидрофобных) частиц прилипать к находящимся в растворе пузырькам воздуха. Гидрофобность материала может быть усилена введением в раствор флотореа-гентов (керосин, сосновое масло, скипидар), которые, попадая на поверхность частиц, еще более ухудшают их смачиваемость водой и с пу-
зырьками воздуха выносятся на поверхность пульпы. Чем мельче гидрофобные частицы, тем эффективнее идет процесс флотации.
При флотации угольная пена разделяется на два вида частиц - хорошо смачиваемые водой (гидрофильные) частицы электролита и плохо смачиваемые (гидрофобные) частицы угля. Разделение этих частиц происходит во флотационных машинах. Для повышения эффективности процесса полученная пена с частицами угля подвергается неоднократной перечистке. Осевшая на дне флотомашины криолитовая пульпа поступает на сгущение, фильтрацию и сушку и в виде флотационного криолита (или в смеси с регенерационным криолитом) возвращается в электролизный цех. Сухой флотационный криолит должен содержать более 44 % фтора и не более 1,5 % углерода. Хвосты флотации, которые содержат около 9 % фтора, 70 % углерода и ряд других компонентов, гидротранспортом отправляют на шламовое поле.
Общее количество отходов (шламов газоочистки и хвостов флотации) достигает 40 кг/т А1. Таким образом, завод производительностью 250 тыс. т алюминия в год отправляет на шламовое поле до 10 тыс. т в пересчете на сухое вещество. Эксплуатация же шламовых полей представляет собой определенные трудности и, кроме того, приходится оплачивать хранение этих продуктов.
Утилизация отработанной футеровки электролизеров - большая экологическая проблема вследствие того, что футеровка пропитана компонентами электролита. По данным, отработанная футеровка электролизеров (ОФЭ) содержит около 30 % углерода, 30 % огнеупоров и до 40 % фторидов. Эти данные лишь приблизительно отражают состав ОФЭ, так как фактическое содержание компонентов зависит от технологии работы ванны, качества углеродистой и теплоизоляционной продукции, конструкции катода и пр.
Проблема переработки ОФЭ глобальна. В США, например, по данным, запас непереработанных отходов достиг 2 млн т и ежегодно увеличивается более чем на 20 тыс. т. В России при значительно меньшем сроке службы футеровки ее отходы в расчете на 1 т алюминия достигают 75 кг, в которых содержится до 20 % фтора.
Экологическая опасность ОФЭ заключается в том, что значительная часть содержащихся в ней фторидов находится в водорастворимом виде и под воздействием атмосферных осадков выщелачивается, загрязняя водные источники. Положение еще более осложняется тем, что в 1976 г. в США [4] в ОФЭ обнаружен цианид натрия №СМ, сильно токсичного вещества, действующего на центральную нервную систему. Образование цианида может происходить, например, по реакции
По данным, содержание цианида в ОФЭ достигает 0,2 %, а его растворимость в воде составляет 36,8 %, что представляет реальную опасность для загрязнения водоемов.
В ряде работ приводятся данные о разработке и промышленных проверках различных способов утилизации полезных веществ, содержащихся в ОФЭ, однако нет сведений о широком применении какого-либо способа в промышленном масштабе. Положение осложняется тем, что успехи в области совершенствования технологии производства алюминия за рубежом привели к резкому сокращению потребления фторидов, а криолит во многих странах вообще не используется. Поэтому переработка ОФЭ экономически нецелесообразна.
Проведенные работы показали, что ОФЭ - ценнейшее сырье для производства чугуна и стали, так как содержащийся в ней углерод используется как топливо, а фториды разжижают шлаки, полностью заменяя применяемый для этих целей ди-фторид кальция СаР2. Как показали промышленные испытания, проведенные на Западно-Сибирском металлургическом комбинате (Новокузнецк) и заводе "Азов-сталь" (Мариуполь), применение ОФЭ не только возможно, но и экономически эффективно, однако ведомственные интересы не способствуют внедрению этого способа.
Способы очистки отходящих газов
В отходящих газах содержатся пары, капли жидкости и частицы твердой пыли. При охлаждении пары конденсируются в аэрозоли и сгущаются в субмикронные агрегаты частиц сложного состава. По данным [9], в газах обнаружены следующие частицы и газы:
Содержание этих примесей в отходящих газах зависит от типа электролизеров, технологических операций - обработка электролизеров, выпивка металла, замена анодов, регулирование положения анода и пр.
В твердых частицах больше всего содержится А12О3 и фторидов. В газах преобладают СО и СО2, а также фториды; объем 8О2 зависит в основном от количества серы в аноде. Наибольшую опасность представляют фториды и главным образом НР, количество которого в газах доминирующее.
Анализируя состав примесей, можно сделать вывод, что отходящие газы необходимо очищать от пыли, фторидов и при необходимости от 8О2.
Очистка газа от пыли осуществляется следующими способами сепарации частиц из газового потока.
•Устройства, работа которых основана на использовании силы тяжести, -
Скоростные мокрые пылеуловители дробят жидкость на мелкие капли, бла-годаря чему частицы легче сталкиваются с ними и лучше улавливаются. Они обладают рядом преимуществ: возможность очистки горячих газов, небольшие габариты, пониженная пожаро- и взрывоопасность. В то же время эксплуатация этих аппаратов, которые широко используются в электролизных цехах, особенно в зимнее время года, представляет большие сложности, так как необходимо обрабатывать и удалять большое количество стоков и шлама.
Электрофильтры - ~ аппараты для отделения пыли и тумана в электростатическом поле. Эффективность улавливания пыли в электрофильтрах весьма высока и достигает 99 % даже при очистке газов, нагретых до 450-500 °С, и высоком содержании сернистого ангидрида и других газов. Электрофильтры находят применение в отечественном алюминиевом производстве.
Тканевые фильтры. В этих аппаратах запыленный газ пропускают через фильтровальную ткань, в результате чего частицы задерживаются на ее волокнах. При малых скоростях фильтрации можно добиться высокой степени очистки газов (до 99 %). Тканевые фильтры используются в электролитическом производстве алюминия для сухой очистки отходящих газов не только от пыли, но и фторидов.
Очистка газа от фтористых соединений. Система очистки газов от фтористых соединений должна обладать высокой надежностью и работать с большой эффективностью. По западным нормам [10] ее КПД по улавливанию фтора должен составлять не менее 98,5 %. Для достижения такого уровня эффективности системы должны быть приспособлены для улавливания газообразных и мелкозернистых частиц фторидов. Для этого часто применяют мокрый скруббер или двухступенчатую очистку в электрофильтре и мокром скруббере.
Соединения кальция и натрия добавляют в раствор для улучшения улавливания газообразных фторидов. При использовании извести происходит реакция
СаО2 + 2НР = СаР2 + Н2О,
т.е. образуется водонерастворимый дифторид кальция СаРа, который без опасений может быть удален в отвал. На некоторых норвежских заводах, используя этот метод, полученный шлам сливают в океан, не опасаясь его загрязнения. Однако применение извести часто приводит к образованию отложений из нерастворимых
и осадков очень сложна и трудоемка и при большом количестве аппаратов превращается в трудноразрешимую проблему. Такие скрубберы находят крайне ограниченное применение. Кроме того, их гидравлическое сопротивление в 2-4 раза выше, чем у полых скрубберов, которые в последние годы получили большое распространение. Безнасадочные (полые) скрубберы работают на скоростях газа 4—м/с, и в них нет газораспределительных устройств. Орошение скруббера ведется относительно крупными каплями раствора при плотности не менее 40-60 м3/(м2-ч) [2-3 м3/1000 м3 газа].
Мокрая газоочистка обладает высокой эффективностью улавливания газообразных примесей, но имеет ряд существенных недостатков: необходимость подготовки и оборота растворов, наличие шламовых полей, каплеунос, коррозия и эрозия аппаратуры и др. Возврат в процесс электролиза фторидов осуществляется путем их регенерации в гидрохимических процессах, которые осуществляются в специальных цехах. От этих недостатков свободны сухие системы очистки газов, широко используемые за рубежом и на некоторых заводах СНГ.
Сухая очистка отходящих газов основана на адсорбции НР глиноземом. Этот принцип является общим для всех аппаратурно-технологических схем сухой очистки анодных газов. Процесс очистки схематично может быть представлен следующим образом:
А1Р3 + Н2О (газ).
Адсорбционная способность глинозема, т.е. его способность улавливать на своей поверхности фтористый водород, зависит от содержания активной модификации глинозема (у-А12Оз), способной его адсорбировать, и от его удельной поверхности. Выполненные ВАМИ [11] исследования показали, что каждый грамм промышленного глинозема может адсорбировать 0,013 % НР, или 1,3 %, при этом степень улавливания фтористого водорода сохраняется на уровне 99- 99,5 % при времени контакта глинозема с газом в течение 1-3 с.
Все схемы сухой очистки газов состоят из:
• устройства для контактирования газа с глиноземом (реактор);
• пылеуловителя для улавливания глинозема и другой пыли;
• автоматизированной системы управления процессом
Конечным продуктом при сухой очистке газов является фторированный глинозем, возвращаемый в электролизеры без какой-либо переработки. Таким образом, сухая газоочистка - практически безотходная технология.
Фторированный глинозем помимо НР содержит уловленную электролизную пыль, куда входят твердые фториды, углерод и др., которые, попадая в
продуктов, в результате чего понижается надежность и требуются большие эксплуатационные затраты. В России применяют растворы натриевых соединений. При использовании раствора кальцинированной соды ^аСОз протекает реакция
НР + Ка2СО3 = МаР + КаРНСО3.
Наличие в отходящих газах оксида серы 802 приводит к образованию сульфа натрия в связи с чем полученный из растворов газоочистки криолит всегда будет загрязнен сульфатом натрия.
В России на большинстве заводов используется мокрый способ очистки газов от фтористых соединений, в то время как в США все заводы, введенные в эксплуатацию после 1972 г., оборудованы системами сухой очистки газов.
Мокрая очистка газа от фтористых соединений. Отходящий газ сразу (или после очистки его от пыли в электрофильтрах) подается в систему мокрой очистки для улавливания газообразных фторсодержащих и сернистых соединений. В качестве таких установок применяются пенные аппараты и скрубберы различных типов.
Для улавливания газообразных фторидов используется раствор кальцинированной соды КааСОз с концентрацией 25- 50 г/л. Раствор готовят в отделении регенерации криолита и подают на циркуляцию в скруббер. В процессе газоочистки протекают следующие реакции:
При достижении концентрации фторида натрия в растворе 15-25 г/л его откачивают в отделение регенерации для варки криолита.
Скрубберы представляют собой цилиндрические или прямоугольные вертикальные башни, внутри которых проходит газ, а в его поток вводится раствор. В скрубберах с насадкой, предназначенной для образования большей поверхности соприкосновения раствора и очищаемого газа, газ вводится снизу и выходит сверху, а раствор подается сверху и выводится снизу. В полых скрубберах и газ, и раствор подают сверху и выводят снизу. В этом случае достигается более равномерное распределение газа по сечению скруббера.
Представлена схема скруббера типа СП, состоящего из цилиндрического по-.юго корпуса, по высоте которого расположены три яруса коллекторов орошения; входной и выходной патрубки, центробежный каплеуловитель с коническим завихри-телем, емкость для раствора, штуцеры для отвода раствора из скруббера и каплеуло-вителя. Скрубберы изготавливаются пяти типоразмеров, диаметром 600, 900, 1200, 1600 и 2000 мм и высотой 16 600, 17 360, 18 100, 19 400 и 20 050 мм соответственно. Гидравлическое сопротивление скруббера составляет 1 кПа, рабочий диапазон скорости газа в скруббере 5-9 м/с, плотность орошения 35-50 м3/(м2ч), расчетная эффективность очистки 99,6 %.
В алюминиевой промышленности применялись насадочные скрубберы с насадками из керамических колец Рашига диаметром и высотой 100 мм и толщиной стенки 10 мм, которые укладывались на поддерживающую решетку рядами. Как показал опыт их эксплуатации, очистка насадки от накапливающейся пыли
и осадков очень сложна и трудоемка и при большом количестве аппаратов превращается в трудноразрешимую проблему. Такие скрубберы находят крайне ограниченное применение. Кроме того, их гидравлическое сопротивление в 2-4 раза выше, чем у полых скрубберов, которые в последние годы получили большое распространение. Безнасадочные (полые) скрубберы работают на скоростях газа 4—м/с, и в них нет газораспределительных устройств. Орошение скруббера ведется относительно крупными каплями раствора при плотности не менее 40-60 м3/(м2-ч) [2-3 м3/1000 м3 газа].
Мокрая газоочистка обладает высокой эффективностью улавливания газообразных примесей, но имеет ряд существенных недостатков: необходимость подготовки и оборота растворов, наличие шламовых полей, каплеунос, коррозия и эрозия аппаратуры и др. Возврат в процесс электролиза фторидов осуществляется путем их регенерации в гидрохимических процессах, которые осуществляются в специальных цехах. От этих недостатков свободны сухие системы очистки газов, широко используемые за рубежом и на некоторых заводах СНГ.
Сухая очистка отходящих газов основана на адсорбции НР глиноземом. Этот принцип является общим для всех аппаратурно-технологических схем сухой очистки анодных газов. Процесс очистки схематично может быть представлен следующим образом:
А1Р3 + Н2О (газ).
Адсорбционная способность глинозема, т.е. его способность улавливать на своей поверхности фтористый водород, зависит от содержания активной модификации глинозема (у-А12ОД способной его адсорбировать, и от его удельной поверхности. Выполненные ВАМИ [11] исследования показали, что каждый грамм промышленного глинозема может адсорбировать 0,013 % НР, или 1,3 %, при этом степень улавливания фтористого водорода сохраняется на уровне 99- 99,5 % при времени контакта глинозема с газом в течение 1-3 с.
Все схемы сухой очистки газов состоят из:
• устройства для контактирования газа с глиноземом (реактор);
• пылеуловителя для улавливания глинозема и другой пыли;
• автоматизированной системы управления процессом
Конечным продуктом при сухой очистке газов является фторированный глинозем, возвращаемый в электролизеры без какой-либо переработки. Таким образом, сухая газоочистка - практически безотходная технология.
Фторированный глинозем помимо НР содержит уловленную электролизную пыль, куда входят твердые фториды, углерод и др., которые, попадая в
электролизер, снижают качество алюминия. Рост содержания примесей в глиноземе прямо пропорционален кратности циркуляции глинозема через реактор и количеству, используемому для сухой очистки. Минимальный прирост примесей имеет место при работе реактора без циркуляции, т.е. при использовании всего глинозема "на проток".
Наиболее широко внедрены в производство системы сухой очистки газов, разработанные компаниям "РгосеЫег". Несмотря на большое разнообразие конструктивных решений, наибольший интерес представляет устройство для контактирования отходящего газа с пылью (реактор) и устройство для улавливания фторированного глинозема.
На рис. 12.4, а приведена схема очистки газов с подачей глинозема в поток очищаемого газа через насадку Вентури, которая обеспечивает хорошее турбулентное перемешивание глинозема в потоке газов. Большинство таких реакторов оснащены устройствами для рециркуляции глинозема, что повышает эффективность улавливания НР, но вызывает дополнительную истираемость глинозема и увеличивает абразивный износ оборудования.
Другим типом реакторов является система с кипящим слоем. В этой системе очищаемый газ контактирует с глиноземом путем пропускания поднимающегося потока газа через "кипящий" слой глинозема, который движется вдоль горизонтального перфорированного листа, а поток газа проходит через отверстия, создавая эффект кипящего слоя. Свежий глинозем подается с одной стороны реактора и удаляется с другого конца, а для улавливания унесенных потоком газа частиц глинозема используется рукавный фильтр.
Преимущество системы с кипящим слоем состоит в том, что при нарушении на несколько часов подачи глинозема кипящий слой сохраняет способность эффективно улавливать фториды. Кроме того, в таких системах весь глинозем проходит через реактор, что упрощает систему его подачи. Основным недостатком этой системы является то, что кипящий слой создает большой перепад давлений и, следовательно, требует большого расхода электроэнергии.
В подавляющем большинстве систем в качестве пылеуловителей применяют рукавные фильтры, изготавливаемые из иглопробивного нетканого полиэфирного полотна, или электрофильтры.
Регенерация рукавных фильтров (очистка их от осевшего фторированного глинозема) осуществляется импульсной подачей воздуха низкого давления, что уменьшает износ рукавов и увеличивает срок их службы, который, по данным Саянского алюминиевого завода, составляет не менее 5 лет.
Все ведущие фирмы по производству газоочистных сооружений применяет модульный принцип. Модуль состоит из реактора и рукавного фильтра и способен очистить от 70 до 100 тыс. м~/ч. Из таких модулей собирается установка, к которой может быть подключена определенная группа ванн.
8 Технике - экономические показатели работы
Показатели
Количество установленных ванн
86
Ванн в работе
84
Сила тока (кА)
176,1
Сила тока с н/м (кА)
176,3
Выход по току (%
88,90
Частота анодного эффекта
0,58
Частота анодного эффекта с н/м
0,34
Длительность анодного эффекта
2,1
Напряжение заданное (В)
4,448
Напряжение электролизера (В)
4,542
Средне Ре (%
0,209
Среднее напряжение анодного эффекта (В)
41,1
Отключено на капитальный ремонт - срок службы (мес.)
27-44,4
43-38,0
Срок ел. откл. электролизера с н/м
Средний уровень металла (см)
51,2
Средний уровень электролита (см)
17,5
Средняя температура электролита
958,7
Ванн с температурой электролита >=970 (шт)
Последнее к.о.
2,31
Выход пены сут. (кг/т)
Заключение
Познакомился с действующей структурой управления завода ОАО КрАЗ, сколько находится цехов, основные и вспомогательные. На каком сырье работают, какую функцию выполняют. Полностью ознакомился с ведением технологии обработки электролизеров. Узнал на сколько успешно справляются с экологическими нормами, предусмотренными стандартами РФ. На сколько успешно используется и перерабатывается сырьё и на сколько высок уровень выпуска готового продукта, какие меры может применять КрАЗ по выбросу отходящих газов и вредных веществ, какое при этом применяют оборудования.
Список использованных источников