Институт цветных металлов и материаловедения, Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия:

Н. В. Белоусова, зав. кафедрой металлургии цветных металлов
Н. А. Шарыпов, старший преподаватель кафедры автоматизации производственных процессов в металлургии
С. Г. Шахрай, доцент каф. техносферной безопасности горного и металлургического производства, эл. почта: shahrai56@mail.ru
А. И. Безруких, доцент

В кратком литературном обзоре зарубежных работ, посвященных проблеме снижения расхода анодов, проанализированы источники образования угольной пены в алюминиевом электролизере и ее негативное влияние на показатели процесса электролиза: увеличение сопротивления электролита, увеличение температуры электролита и потерь фтористых солей за счет их испарения, риск образования на подошве анодов так называемых «конусов». Следствием перечисленного может стать короткое замыкание анода и катода и уменьшение, таким образом, выхода по току, ухудшение растворимости глинозема в электролите и риск образования осадков на подине электролизера. В качестве мер, способствующих снижению расхода углерода и выхода угольной пены, рассмотрен ряд вариантов, включающих использование специальных добавок, вводимых в анодную массу при производстве анодов: глинозема, карбоната натрия и сульфида цинка. Представлены результаты исследования влияния указанных добавок на изменение реакционной способности анодов. Представлены некоторые способы повышения качества производимых анодных блоков путем увеличения степени пропитки кокса пеком при производстве анодов, реализуемые с помощью:
– придания разнополярных электрических зарядов коксовой пыли и пеку;
– снижения степени окисления боковой поверхности анода, достигаемого при использовании новой конфигурации анода с выемкой на боковой поверхности;
– повышения устойчивости верхней поверхности анода к окислению воздухом за счет изменения алгоритма загрузки на нее укрывного материала.

Статья подготовлена в рамках проекта 02. G25.31.0181 «Разработка сверхмощной энергоэффективной технологии получения алюминия РА-550» по Программе реализации комплексных проектов по созданию высокотехнологичного производства, утвержденных постановлением правительства РФ № 218 от 9 апреля 2010 г.

1. Rolofs B., Wai-Poi N. The Effect of Anode Spike Formation on Operational Performance // Light Metals. 2000. P. 189–193.
2. Sadler B., Welch B. Reducing Carbon Dust? — Needs And Possible Directions // 9th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference and Workshops, Terrigal, Australia. 2007. P. 1–14.
3. Perruchoud R. C., Hulse K. L., Fischer W. K., Schmidt-Hatting W. Dust Generation And Accumulation For Changing Anode Quality And Cell Parameters // Light Metals. 1999. DOI: 10.1002/9781118647745.ch85.
4. Foosnas T., Naterstad T., Bruheim M., Grjotheim K. Anode dusting in hall-heroult cells // Light Metals. 1986. P. 633–642.
5. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. — М. : Физматгиз, 1959. — 700 с.
6. Бурнакин В. В. Гидро-газодинамика и массообмен в электрометаллургии алюминия и магния : дис. … докт. техн. наук ; 05.16.03. — Красноярск, 1990. — 330 с.
7. Grjotheim K., Welch B. J. Aluminium Smelter Technology. — Düsseldorf : Aluminium-Verlag, 1988. — 327 p.
8. Gudmundsson H. Anode dusting from a potroom perspective at Nordural and correlation with anode properties // Light Metals. 2011. P. 657–662.
9. Welch B. J. Технические вопросы обеспечения высокой производительности алюминиевых электролизеров // Сб. докл. Х Междунар. конф. «Алюминий Сибири – 2004». С. 17–25.
10. Bugnion L., Fischer J. C. Carbon dust in electrolysis pots – effect on the electrical resistivity of cryolite bath // International Aluminium Journal. 2016. Vol. 92, No. 1/2. P. 44–47.
11. Meier M., Perruchoud R. Influence of anode performance on smelter cost // Proceedings of the VII International Congress «Non-Ferrous Metals and Minerals» — Krasnoyarsk, 2015. P. 460–477.
12. Ali M. M., Omran A. M. Anode spike formation in prebaked aluminium reduction cells // Al-Azhar University Engineering Journal, JAUES. Vol. 7, No. 4. Dec. 2012. P. 29–41.
13. Müftüoģlu T., Oye H. A. Reactivity and electrolytic consumption of anode carbon witch various addivites // Light Metals. 1987. P. 667–672.
14. Fischer W. F., Perruchoud R. Factors Influencing the Carboxyand Air-Reactivity Behaviour of Prebaked Anodes in Hall-Heroult Cells // Light Metals. 1986. P. 575–580.
15. Пат. 2464360 РФ. Способ производства анодной массы / Лапаев И. И., Шахрай С. Г., Шарыпов Н. А. ; oпубл. 20.10. 2012., Бюл. № 29.
16. Шахрай С. Г., Шарыпов Н. А., Белянин А. В. Повышение эффективности пропитки кокса пеком при производстве анодной массы для алюминиевых электролизеров // Металлург. 2014. № 11. С. 115–117.
17. Wilkening S. Reflections on the Carbon Consumption of Prebaked Anodes // Essential Readings in Light Metals: Electrode Technology for Aluminum Production. 2013. P. 623– 632.
18. Заявка на изобретение № 2015148448. Способ защиты обожженного анода алюминиевого электролизера / Шахрай С. Г., Поляков П. В., Михалев Ю. Г. ; 10.11.2015 ; решение о выдаче патента от 20.01.2017.
19. Пат. 2586184 РФ. Способ укрытия анодного массива / Шахрай С. Г., Поляков П. В., Скуратов А. П. ; опубл. 10.06.2016, Бюл. № 16.