Производство алюминия на Новокузнецком алюминиевом заводе

История и структура завода. Характеристика электролизного и литейного производства. Технология получения электродной продукции. Способы очистки уловленных отходящих от электролизеров газов. Природное сырье для производства алюминия и для анодной массы.

Рубрика Производство и технологии
Вид отчет по практике
Язык русский
Дата добавления 19.07.2015
Размер файла 1,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. История и структура Новокузнецкого алюминиевого завода

2. Производство

3. Сырье для производства алюминия

3.1 Природное сырье

3.2 Сырье для анодной массы

4. Техника безопасности и охрана труда

Заключение

Список

Приложение А

Введение

Алюминий - химический элемент III группы Периодический системы элементов Д.И. Менделеева. Его порядковый номер 13, атомная масса 26,98.

Алюминий - металл, сферы потребления которого постоянно расширяются. В ряде областей промышленности он успешно вытесняет традиционно применяемые металлы и сплавы. Бурное развитие потребления алюминия обусловлено замечательными его свойствами, среди которых в первую очередь следует назвать высокую прочность в сочетании с малой плотностью, удовлетворительную коррозионную стойкость, хорошую способность к формоизменению путем литья, давления и резания; возможность соединения алюминиевых деталей в различных конструкциях с помощью сварки, пайки, склеивания и других способов; способность к нанесению защитных и декоративных покрытий.

В настоящее время на российских предприятиях компании «Русал» 23% первичного алюминия производится на электролизерах с обожженными анодами, 77% - на электролизерах с анодом Содерберга. При этом около 60% первичного алюминия производится на электролизерах с анодом Содерберга с верхним токоподводом типа С8Б и С8БМ. Есть основания полагать, что подобная ситуация в России сохранится еще достаточно долго.

Цель прохождения учебной практики знакомство с производством алюминия, анодной массы, вторичного криолита на предприятии ОАО «РУСАЛ Новокузнецк». При этом собрать материал, который позволит описать структуру завода и изложить сведения по заводу.

1. История Новокузнецкого алюминиевого завода

Новокузнецкий алюминиевый завод - пятое по величине предприятие отрасли. Его производственную базу в 1943 году составили эвакуированные в Новокузнецк Днепропетровский и Волховский алюминиевые заводы. Первую продукцию завод выпустил 7 января 1943 года. После распада СССР объемы производства на НкАЗе заметно снизились, а к концу 1999 года предприятие оказалось на грани банкротства. В марте 2000 года на заводе было введено внешнее управление, продлившееся около года. Весной 2001 года НкАЗ вошел в холдинг «Русский алюминий» и смог остановить спад производства. Новокузнецкий алюминиевый завод выпускает более 313 тыс. тонн алюминия в год. На заводе работает более 2 тыс. человек.

В 2006 году инвестиционная программа НкАЗа включала в себя модернизацию электролизного, анодного и литейного производств, экологические проекты. В литейном отделении установлено оборудование, позволяющее выпускать сплавы для автомобильной промышленности. В отгрузочном терминале произведена модернизация подъездных железнодорожных путей, что позволило увеличить объем отгрузки товарной продукции в контейнеры на 20 %. В электролизном производстве частично внедрена автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП), система автоматического питания глиноземом (АПГ).

Особое внимание на НкАЗе уделяют природоохранным мероприятиям, на 2003-2005 годы здесь разработаны целевые экологические программы. Совершенствование технологий - переход на полусухой анод - не только повышает эффективность производства, но и уменьшает количество вредных выбросов смолистых веществ в атмосферу.

Главным напфравлением деятельности Новокузнецкого алюминиевого завода является повышение качества и конкурентоспособности продукции, улучшение производственно-технических показателей, внедрение передовых технологий, изменение структуры управления, обеспечение экологической безопасности действующего производства.

Приобрела новые масштабы благотворительная деятельность РУСАЛа в регионе. Сейчас компания реализуют здесь несколько социальных проектов. Среди них - программа «Детские сердца», благодоря которой семь семей получили финансовую помощь на дорогостоящие операции детям. В наступившем году стартует еще один проект, направленный на поддержку малоимущих слоев населения города: в Новокузнецке начнет работать «Социальный центр РУСАЛа», где стоимость услуг будет гораздо ниже, чем в целом по городу.

Структура завода. ОАО «Русал Новокузнецк» расположен на юго-восточной окраине г. Новокузнецка Кемеровской области и включает в себя две промышленные площадки: первую очередь (ОАО «РУСАЛ НОВОКУЗНЕЦК»-1) и вторую очередь (ОАО «РУСАЛ НОВОКУЗНЕЦК»-2), разделенные между собой железнодорожными путями МПС, междугородной автомобильной трассой.

Первая очередь завода (ОАО «РУСАЛ Новокузнецк»-1) расположена на площади 62,6 гектаров и включает серии электролиза 2, 4 и 5 (всего 404 электролизера).

Вторая очередь завода расположена приблизительно на расстоянии 1,6 км от ОАО «РУСАЛ Новокузнецк»-1 и охватывает территорию площадью 74,2 гектара. Она включает серии электролиза 6, 7 и 8 (всего 531 электролизер). Эта площадка также включает участок по производству фтористых солей.

Завод предназначен для производства первичного алюминия (AI) следующего вида:

1. Чушковой алюминий (Al).

2. Слитков для производства проволоки.

3. Литейных сплавов различных марок.

Электролизные корпуса располагают на промышленной площадке с подветренной стороны. Расстояние между одноэтажными корпусами должно быть не менее 2,5 кратной высоты корпуса, а между двухэтажными корпусами не менее 40м.

Литейное отделение, здания вспомогательных служб и бытовые помещения стараются расположить между корпусами в середине цеха. Освещение в корпусах делают естественное - через окна на боковых стенках и искусственное. Ширина корпуса определяется удобством обслуживания ванн и соблюдением электробезопасности.

Расстояние между ванной и стеной корпуса должно быть не менее 2,5м. между рядами ванн не менее 5м., а между перекрытиями каналов в центральном проходе не менее 4 м. Расстояние между соседними электролизёрами в ряду должно быть как можно меньше с целью сокращения длинны ошиновки и потерь электро - энергии в ней. В соседнем коридоре разрыв между ваннами увеличивается до 8 - 16м. и зависит от ширины коридора.

Подробная структура завода предоставлена в Приложении А.

электролизный алюминий анодный

2. Производство

Электролизное производство. Для производства алюминия завод использует технологию Содерберга. Электролиз криолитоглиноземных расплавов является основным способом получения алюминия. Основное технологическое оборудование - электролизер. Электролизер представляет собой неглубокую шахту, заполненную электролитом, в которую опущен анод из углеродистого материала (рисунок 1). Специфика электролизного производства в разнообразии типов установленных здесь электролизеров - с боковым и верхним токоподводом. В настоящий момент на заводе реализуется проект по экспериментальному внедрению технологии сухого анода.

Рисунок 1- Электролизер с верхним подводом тока: 1 - электролит; 2 - глинозем; 3 - хвостовик; 4 - шина; 5 - штырь; 6 - анодной кожух; 7 - анодная масса; 8 - скоксованная часть; 9 - корка; 10 - настыль; 11 - бортовой блок; 12 - подовая масса; 13 - блюмс

Электролиз протекает в тонком слое электролита между поверхностью металла алюминия (Al), служащего катодом, и поверхностью угольного анода. На поверхности электролита имеется твёрдая корка, на которую насыпают глинозём (Al2O3). Его время от времени погружают в электролит. Расстояние между электродами называется межполюсным (МПР), оно должно быть 5см.

Криолит, находящийся в электролите диссоциирует (разлагается) на ионы: Na3AlF6=3Na++AlF6 под действием электрического тока. Фтористый алюминий частично распадается дальше: AlF63-=Al3++6F. Глинозём растворённый в электролите распадается на ионы алюминия и кислорода: 2Al2O3=Al3++3AlO2-. В результате этих реакций в электролите присутствуют ионы алюминия (Al) и натрия (Na). При прохождении тока они устремляются к катоду, но из них ион алюминия легче присоединяет к себе электроны от катода и обладает менее отрицательным потенциалом выделения, чем ион натрия. По этому катодный процесс заключается в разряде ионов алюминия с выделением металлического алюминия: Al3++3e=Al. Отрицательные ионы, присутствующие в расплаве при наличии тока движутся к аноду, но разрежаются именно те, которые легче отдают электроны. Продуктами электролиза являются алюминий и кислород. Поэтому в ванну для поддерживания электролиза необходимо добавлять глинозём: на одну тону алюминия расходуется одна тонна восемьсот девяносто кг. глинозёма.

Литейное производство. Одним из ответственных видов продукции алюминиевых заводов являются слитки и чушки для прокатки и волочения алюминиевых изделий. К слиткам предъявляют повышенные требования по чистоте алюминия от металлических примесей, неметаллических включений и газов, а также по структуре слитка.

Разливка мелкоформатной алюминиевой чушки производится в изложницы на разливочной машине конвейерного типа. Металл в изложницы на конвейере заливают либо из литейных ковшей, либо из печей - миксеров (рисунок 2).

В зависимости от назначения возможна отливка слитков из алюминия и его сплавов различной формы. Слитки отливают полунепрерывным способом на специальных литейных машинах. Жидкий металл поступает сверху в короткий вертикальный охлаждаемый водой кристаллизатор, а снизу выходит закристаллизовавшийся слиток. Таким образом, можно получать слитки практически любой длины и веса.

Литейная машина представляет собой колодец с водой, в котором установлен перемещаемый стол с поддоном, механизм перемещения стола и подвижная металлоконструкция, в которой закреплены кристаллизаторы. Металл из летки миксера подается по съемному желобу на литейную чашу, из которой затем поступает в кристаллизаторы. Слитки из колодца извлекают краном; после осмотра и устранения незначительных дефектов их маркируют и отправляют на склад готовой продукции.

Рисунок 2 - Эскиз печи-миксера (емкость 8 т) установки для полунепрерывного литья слитков: 1 - теплоизоляция; 2 - асбест; 3 - диатомитовый кирпич; 4 - шамот.

Товарная продукция из алюминиевых литейных сплавов различных марок в виде чушек массой до 20 кг, в виде Т-образных чушек массой 750 и 300 кг, а также в виде цилиндрических слитков различной длины и диаметра должна соответствовать ГОСТ 1583, ГОСТ 11070, ТУ 1712-002-58806883, ГОСТ 23855, а так же спецификациям или ТУ согласованным с потребителями.

На верхней поверхности каждой малогабаритной чушки или на литниковую поверхность каждой Т-образной чушки металлическим клеймом должны быть нанесен идентификационный номер, который состоит: наименование бренда: RUSAL N; номер миксера; номер бригады; номер миксер - плавки; номер пакета.

Чушки из сплава массой до 20 кг формируют в пакеты массой не более 1,5 тонн с учетом общих требований ГОСТ 21399, ГОСТ 24597. Пакеты должны состоять из 69 чушек одной марки алюминия. По согласованию с потребителем допускается другое количество чушек в пакете. На верхнюю поверхность каждого пакета из чушек массой до 20 кг или на литниковую поверхность каждой Т-образной чушки наклеивается транспортная бирка в которой указывается: номер контракта (договора); наименование предприятия изготовителя; получатель продукции; вид продукции; марка сплава; номер плавки и номер места; масса каждого пакета (нетто/брутто).

Таблица 1 - Химический состав товарного алюминия, % (масс.)

Марки

Al

Fe

Si

Cu

Zn

Ti

Примеси, каждая

Сумма примесей

A8

99,80

0,12

0,10

0,01

0,04

0,01

0,02

0,20

A7

99,70

0,16

0,15

0,01

0,04

0,04

0,02

0,30

A7Э

99,70

0,20

0,10

0,01

0,03

0,04

0,03

0,30

A7E

99,70

0,20*

0,08

0,01

0,04

0,01**

0,02

0,30

A6

99,60

0,25

0,18

0,01

0,06

0,02

0,03

0,40

A5

99,50

0,30

0,25

0,02

0,06

0,02

0,03

0,50

A5E

99,50

0,35*

0,10

0,02

0,04

0,015**

0,02

0,50

A0

99,00

0,50

0,50

0,02

0,06

0,02

0,03

1,00

Примечание: * - Fe - не менее 0,18%; ** - для суммы Ti + V + Mn + Cr.

Подавляющее количество алюминия используется в виде сплавов, которые обладают высокими механическими свойствами и в зависимости от способа их применения, делятся на две большие группы - деформируемые сплавы (около 80% от общего объема производства сплавов) и литейные сплавы.

Производство анодной массы. Анодная масса представляет собой смесь различных углеродистых материалов. Под воздействием выделяющегося в ванне тепла масса спекается в сплошной блок, который и является анодом. Рецепт анодной массы подбирается таким образом, чтобы анод получался монолитным, механически прочным, без трещин, обладал хорошей электропроводностью, малой пористостью и окисляемостью.

Для изготовления анодной массы применяют твердые материалы и связующие вещества. Твердые материалы представляют собой основу будущего анода, а связывающие, коксуясь при высокой температуре, связывают частицы твердых материалов в монолитный блок. В качестве твердых материалов применяют нефтяной и пековый коксы, а роль связывающего вещества играет каменноугольный пек.

Требования к сырью: наименьшее содержание золы - это основное требование, так как основные компоненты золы - оксид железа и оксид кремния - по мере расходования анода будут попадать в ванну, и загрязнять получаемый металл; исходные материалы не должны содержать большого количества серы, так как выделяющиеся в процессе коксования сернистые газы ухудшают условия труда в цехе; материалы, используемые в качестве сырья, должны обладать максимально возможными теплопроводностью и электропроводностью; стойкость против разъедания криолито-глиноземным расплавом; устойчивость к воздействию высокой температуры; достаточная механическая прочность.

Технология производства электродной продукции достаточна, сложна и многоступенчата. Поступающие материалы подвергают дроблению до кусков размером не более 70 мм и направляют на прокалку в прокалочную печь. Основная задача предварительного прокаливания материалов заключается в достижении возможно большого постоянства их структурных и физико-химических свойств. При поступлении прокаленного кокса его подвергают сушке. Затем кокс дробят на дробилках до частиц размером не более 6-8 мм, а часть измельчают в шаровых мельницах. Раздробленный кокс классифицируют, то есть рассеивают на несколько фракций, и направляют в сортовые бункеры. В отдельный бункер помещают пылевую фракцию, полученную в шаровой мельнице. Затем автоматическими дозаторами собирают шихту, перемешивают, подогревают и отправляют в смесители. Поступающий каменноугольный пек, который используют как связующее вещество при производстве электродной продукции, обезвоживают, нагревают, дозируют и сливают в смеситель. Дозировка - одна из самых ответственных операций, качество массы сильно зависит от крупности помола материалов. Всегда составляют смесь с частицами различной крупности. Затем подогретую коксовую шихту смешивают с пеком до образования однородной массы. Из смесителя готовая анодная масса выдавливается через фильеры в виде брикетов различной формы.

Для прокаливания углеродистых материалов применяют печи различных конструкций; чаще всего - трубчатые вращающиеся печи. Такая печь представляет собой стальной цилиндр, изнутри выложенный огнеупорным кирпичом. При помощи электродвигателя цилиндр печи вращается со скоростью 1-2 оборота в минуту. Прокаливаемый материал загружается в верхний конец печного барабана и при вращении печи медленно продвигается к нижнему его концу, где расположены форсунки, отапливаемые газом или мазутом. После выхода из печного барабана прокаленные материалы через специальное устройство попадают в холодильник, где их температура понижается. Последний представляет собой стальной барабан, расположенный под печью. Он имеет наклон и приводится во вращение электродвигателем. Холодильник снаружи обильно орошают водой.

Производство анодной массы осуществляется на участке анодной массы УПАМ-2 расположенной на НКАЗ-2.

Участок производства анодной массы № 2 (УПАМ-2) введен в эксплуатацию в 1962 году с производственной площадью 14250 кв.м., куда входят склад пека, кокса и мазутохранилище. Производство анодной массы 101 тыс. тонн в год, в основном для электролизеров электролизного производства № 2.

Участок производства анодной массы № 2 состоит:

- отделение предварительного дробления;

- прокалочного отделения;

- размольно-смесильное отделения;

- смесильно-дозировочного отделения;

Расход кокса и пека на производство 1 тонны анодной массы составляют соответственно 711,2-744,5 кг, 270-308 кг. Технологическая схема производства анодной массы представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Технологическая схема производства анодной массы

Производство вторичного криолита. В процессе электролиза образуется большое количество различных газов и пыли, которые необходимо улавливать, так как они негативно влияют на окружающую среду.

Применяют два способа очистки уловленных отходящих от электролизеров газов - мокрая и сухая газоочистка.

Сухая газоочистка. Основанна на адсорбции HF глиноземом. Адсорбционная способность глинозема, т.е. его способность улавливать на своей поверхности фтористый водород, зависит от содержания активной модификации глинозема, способной его адсорбировать, и от его удельной поверхности.

Конечным продуктом при сухой газоочистке является фторированный глинозем, возвращаемый в электролизеры без какой-либо переработки. Таким образом, сухая газоочистка - практически безотходная технология.

Фторированный глинозем помимо HF содержит уловленную электролизную пыль, куда входят твердые фториды, углерод и др., которые, попадая в электролизер, снижают качество алюминия.

Недостатки сухого способа: вторичный глинозем очищает отходящие газы не только от газообразного фтора, но и от пылевидных частиц, которые, попадая в ванну, снижают сортность алюминия; этот способ не способен очистить газ от диоксида серы, поэтому, в случае необходимости применения такой очистки, приходится за установкой сухой очистки газов устанавливать мокрый скуббер для очистки газов от серы.

В процессе электролиза алюминия в электролизерах с самообжигающимся анодом образуется угольная пена, которая периодически снимается с поверхности электролита и направляется на переработку.

Мокрая газоочистка. При мокрой газоочистке уловленные твердые вещества, куда входят углерод, глинозем, все виды фторидов, проходя через скуббер, смачиваются раствором и в виде осадка направляются на шламонакопитель.

При использовании мокрой очистки отходящих газов применяют два вида растворов, которые, вступая в соединения с фторсодержащими газами, образуют твердые соединения.

Мокрая газоочистка обладает высокой эффективностью улавливания газообразных примесей, но имеет ряд существенных недостатков: необходимость подготовки и оборота растворов, наличие шламовых полей, коррозия и эрозия аппаратуры и другие. Принципиальна схема производства растворов и варки регенерационного криолита приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Принципиальная технологическая схема регенерации криолита из растворов газоочистки

Фторосодержащий раствор из скрубберов газоочистки со взвешенными в нем частицами шлама поступает в отстойники отделения регенерации для осветления.

Осветление раствора осуществляется в сгустителе, стенки которого теплоизолированы. Шлам фильтруется на барабанном фильтре. Процесс выделения криолита фторсодержащего раствора называется варкой, которую можно вести как в периодическом, так и в непрерывном режимах.

Варка криолита ведется в теплоизолированных обогреваемых паром реакторах с мешалками. В эти реакторы с нагретым фторсодержащим раствором подается строго дозированное количество алюминатного раствора.

3. Сырьё для производства алюминия

Основным сырьём в производстве алюминия является глинозём (AI2O3). Глинозём получают из различных руд, основными из которых является бокситы, нефелиты, алуниты, диаспоры, бемиты, гидраргилиты.

3.1 Природное сырье для производства алюминия

Руды алюминия. Вследствие высокой химической активности алюминий встречается в природе только в связанном виде: корунд Al2O3, гиббсит Al2O3 * 3Н2O, бемит Al2О3 * Н2O, кианит 3Al2O3 * 2SiO2, нефелин (Na, K)2O * Al2O3 * 2SiO2, каолинит Al2О3 * 2SiO2 * 2H2O и другие. Основными используемыми в настоящее время алюминиевыми рудами являются бокситы, а также нефелины и алуниты. Бокситы используемые для производства алюминия Алюминий в бокситах находится главным образом в виде гидроксидов алюминия (гиббсита, бемита и др.), корунда и каолинита.

Химический состав бокситов довольно сложен. Они часто содержат более 40 химических элементов. Содержание глинозема в них составляет 35--60%, кремнезема 2-20%, оксида Fe2O3 2-40%, окиси титана 0,01-10%. Важной характеристикой бокситов является отношение содержаний в них Al2O3 К SiO2 по массе -- так называемый кремневый модуль. Кремневый модуль бокситов, поступающих для получения глинозема, должен быть не ниже 2,6. Для бокситов среднего качества этот модуль составляет 5--7 при 46-48 %тном содержании Al2O3, а модуль высококачественных -- около 10 при 50 %-ном содержании Al2O3. Бокситы с более высоким содержанием Al2O3 (52%) и модулем (10-12) идут для производства электрокорунда. К числу крупных месторождений бокситов служащих сырьем для производства алюминия в нашей стране относится Тихвинское (Ленинградская область), Северо-уральское (Свердловская область), Южноуральское (Челябинская область), Тургайское и Краснооктябрьское (Кустанайская область). Нефелины служащие сырьем для производства алюминия входят в состав нефелиновых сиенитов и уртитов. Большое месторождение уртитов находится на Кольском полуострове.

Основные компоненты уртита -- нефелин и апатит 3Са3(РO4)2 * CaF2. Их подвергают флотационному обогащению с выделением нефелинового и апатитового концентратов. Апатитовый концентрат идет для приготовления фосфорных удобрений, а нефелиновый - для получения глинозема. Нефелиновый концентрат содержит, %: 20-30 Al2O3, 42-44 SiO2, 13-14 Na2O, 6-7 K2O, 3-4 Fe2O3 и 2-3 CaO. Алуниты представляют собой основной сульфат алюминия и калия (или натрия) K2SO4 * Al2(SO4)3 * 4Аl(ОН)3. Содержание Al2O3 в них невысокое (20-22%), но в, них находятся другие ценные составляющие: серный ангидрид SO3 (~20%) и щелочь Na2O * К2O (4-5 %). Таким образом, они, так же как и нефелины, представляют собой комплексное сырье. Другие сырые материалы служащие сырьем для производства алюминия. При производстве глинозема применяют щелочь NaOH, иногда известняк СаСО3, при электролизе глинозема криолит Na3AlF6 (3NaF * AlF3) и немного фтористого алюминия AlF3, а также CaF2 и MgF2.

Поступающий на электролиз глинозём должен по химическому составу удовлетворять требованиям, приведенный в таблице 2. Кроме того, он должен иметь минимальную влажность и быть негигроскопичным и находиться в виде мелких сростков кристаллов, быстро растворяющихся в электролите и не пылящих при загрузке.

Таблица 2 - Требования к глинозёму

Марка

SiO2

Fe2O3

Тяжёлые примеси

ZnO

P2O5

Na2O+K2O

П.П.П

Г-000

0,02

0,01

0,01

0,01

0,001

0,3

0,6

Г-00

0,02

0,01

0,01

0,01

0,002

0,4

1,2

Г-0

0,03

0,02

0,02

0,02

0,002

0,5

1,2

Г-1

0,05

0,02

0,02

0,03

0,002

0,4

1,2

Г-2

0,08

0,02

0,02

0,03

0,002

0,5

1,2

Основой электролита являются криолит (Na3ALF6) и AL2O3. Кроме того, в электролит попадают или искусственно вносятся фториды кальция CaF2, фторидов алюминия AlF3, магния MgF2, лития LiF и хлорид натрия NaCl, магния MgF2.

Криолитовое отношение - это отношение числа молекул фтористого натрия к числу молекул фтористого алюминия:

К.О.= =3.

К.О=3 - электролит нейтральный.

К.О<3 - электролит кислый.

К.О>3 - электролит щелочной.

Криолит по внешнему виду он представляет собой порошок от бледно-розового до серовато - белого цвета с плотностью 1,1 - 1,2 г/см3. В природе встречается редко, поэтому алюминиевая промышленность работает на искусственном криолите (таблица 3).

Таблица 3 - Требования к искусственному техническому криолиту (ГОСТ 10561 - 80)

Показатель

Сорт

Высший

Первый

Массовая доля F, % не менее

54

54

Массовая доля Al, % не более

18

19

Массовая доля Na, % не менее

23

22

Криолитовый модуль, не менее

1.7

1.5

Массовая доля SiO2, % не более

0.5

0.9

Массовая доля Fe2O3, % не более

0.06

0.08

Массовая доля сульфатов в пересчёте на SO4, % не более

0.5

1.0

Массовая доля влаги, % не более

0.2

0.5

Массовая доля P2O5, % не более

0.05

0.2

3.2 Сырье для анодной массы

Сырьевые материалы для изготовления анодной массы подразделяются на две группы: твердые углеродистые материалы (коксы) и связующие (пеки). В качестве твердых материалов, которые являются наполнителем или как бы «скелетом» анода, применяют преимущественно пековые и нефтяные коксы. Основным связующим материалом, соединяющим при коксовании все частицы этого «скелета» в монолитную массу, служит каменноугольный пек. Коксы. Один из важнейших видов сырья для электродного производства. Наиболее ценны малозольные виды коксов, содержание золы в которых не превышает 1 %. Только эти виды сырья и используются для производства анодной массы и обожженных анодов.

В СНГ производят два вида малозольных коксов: нефтяные и пековые. Первые получают коксованием нефтяных остатков, вторые - коксованием каменноугольного пека. В зарубежной практике применяются малозольные коксы из первичных смол, получающихся при полукоксовании бурых углей, а также из сланцевой смолы (последние уже используются на ВгАЗе). Нефтяные коксы получают при коксовании различных нефтяных остатков. Свойства коксов зависят главным образом от вида этих остатков, которые подразделяются на два вида: крекинговые и пиролизные. Крекинговые коксы получают из остатков от переработки нефтепродуктов крекинг-процессом, а пиролизные коксы - из остатков пиролиза.

Нефтяной кокс, используемый в процессе изготовления анода в качестве наполнителя имеет различную структуру, зависящую от механизма его получения. Большинство коксов образуются в качестве побочных продуктов в процессах нефтеперегонки, где условия процесса оптимизируются исходя из нужд нефтехимии, а не с точки зрения качества получаемого в качестве побочного продукта кокса. Коксы, получаемые из каменноугольного пека также используются в анодах. И несмотря на то, что это связано с большими затратами вследствие включения дополнительных стадий процесса, связанных с его образованием, использование коксов из каменноугольного пека увеличивается. Основным преимуществом пекового кокса является его повышенная чистота, что приводит к увеличению сортности металла. Однако общее количество доступного пекового кокса по сравнению с нефтяным коксом ограничено.

В промышленности коксы обычно характеризуются исходя из способа их получения, и физически характеризуются такими терминами, как прокаленный, слабопрокаленный и сырой кокс. Однако сегодня для описания коксов и оценки их качества применяется микроскопическая структура. Важными являются пористость, размер пор и их распределение (макропоры и микропоры), а также соотношение открытых и закрытых пор и степень анизотропии (или порядок кристалла). Эти структурные различия требуют несколько иных формулировок, если определяются подобные свойства. На качество кокса также значительно влияет материал, используемый при перегонке нефти, поскольку условия коксования и кальцинации изменяются в широких пределах в зависимости от содержания серы и золы. Некоторые типичные свойства кальцинированных нефтяных коксов, используемых для производства электродов, приведены в таблице ниже. Эти величины могут меняться в широких пределах во время переработки, и в частности, если кокс кальцинируется при температурах свыше 12000С.

Содержание влаги, летучих и водорода значительно снижается, тогда, как содержание углерода увеличивается более 99%. Существует большое количество примесей, составляющих золу, они также варьируются в зависимости от типа сырья. Обычно углерод содержит до 0,2% масс. оксидов щелочных металлов, 0,1% масс. оксида железа, следы ванадия и до 0,1% масс. кремния. Некоторые из этих примесей резко ускоряют реакции окисления, которым подвергается углерод в процессе электролиза. Содержание серы в коксах непрерывно увеличивается, и сегодня3часто3превышает32%3масс.

Пеки. В качестве связующих применяются материалы, которые в процессе обжига коксуются и, образуя достаточное количество прочного кокса, придают изделиям необходимую прочность и однородность.

4. Техника безопасности и охрана труда

Вследствие широкого применения на предприятиях электрооборудования большое внимание уделяется защите работающих от электрического тока. Прохождение электрического тока через тело человека может привести к тяжёлым травмам и даже к смертельным исходам. Безопасность при эксплуатации электроустановок обеспечивает средства коллективной и индивидуальной защиты от действия электрического тока. К ним относится оградительные и изолирующие устройства и покрытия, блокировочные устройства автоматического отключения при возникновении аварийных ситуаций, защитное заземление, предохранители, разрядники, электрозащитные средства и т.д.

Электробезопасность. Число ванн на серии зависит от конструкции электролизера и величины напряжения, которое может обеспечить КПП, и достигает 200 штук Все конструктивные инструменты электролизеров надежно изолированы от земли и заземленных конструкций. Но проведение технологических операций по обслуживанию ванн приводит к полным или частичным замыканиям ванн на землю и возникновению токов утечки, которые могут достигать значительных величин. Нарушение изоляции электролизеров приводит к тому, что одновременное прикосновение к конструкциям, находящимся под протеканием электрического тока через тело человека. Сила тока выше 0,1 А является смертельной для человека, и поэтому безопасным считается напряжение не более 36 В, а в некоторых случаях (работа внутри металлических сосудов и пр.) допускается применением напряжения не более 12 В. Лица не электротехнических специальностей могут обслуживать электрифицированные устройства (станки, переносные приборы и инструменты и пр.) только после производственного инструктажа, в том числе по электробезопасности.

Техника безопасности при обслуживание ванн. Персоналу необходимо знать, что обслуживание ванн должно проводиться в исправной спецодежде и валенках, а работы, связанные с расплавом (пробивка корки, подгартывание глинозема, гашение анодных эффектов, выливка металла, переплавка холодного металла и пр.) должны выполняться в опущенной на лицо и надежно закрепленной каске с защитными очками. Все работы в корпусе ведутся в респираторе.

Экологические проблемы производства алюминия. Экологический фактор играет огромную роль в производстве алюминия. Приведем в качестве примера экологическую политику Объединенной компании РУСАЛ. Первая в мире по объемам производства и глинозема, Объединенная компания РУСАЛ стремится занять лидирующие позиции также в области экологии, охраны труда и промышленной безопасности, использовать новые подходы в реализации социальных и благотворительных программ.

Объединенная компания успешно реализует комплекс программ, направленных на эффективную защиту окружающей среды, улучшение условий труда, повышение благополучия сотрудников и их семей, создание условий для социально-экономического развития регионов.

В соответствии с концепцией устойчивого развития, а также принятой в 2007 году в рамках инициативы ОК РУСАЛ по минимизации риска климатических изменений “Стратегией безопасного будущего”, компания продолжает внедрять инновационные технологии XXI века и активно использовать экологически чистые источники энергии.

Принятая ОК РУСАЛ экологическая стратегия всесторонне учитывает сложность поставленных задач и определяет основные направления деятельности.

Соответствие экологическому законодательству и современным стандартам:

· Все действующие алюминиевые и 70% глиноземных заводов Компании сертифицированы по стандарту ISO 14001 (экологический менеджмент).

· Создается корпоративная система интегрированного менеджмента для управления экологическими аспектами и рисками.

· ОК РУСАЛ впервые в России начала проводить замеры выбросов перфторуглеродов (один из газов, влияющих на возникновение парникового эффекта).

Внедрение новых технологий, соответствующих современным мировым стандартам:

· Ежегодно OК РУСАЛ инвестирует в научно-исследовательскую деятельность 100 млн. долларов.

· Ведутся разработка и внедрение собственных энергосберегающих производственных технологий РА-300, РА-400, РА-500.

· Продолжается совершенствование технологии Содерберга.

· Начато создание электролизера с вертикальными инертными электродами.

· Идут испытания новой технологии с обожженными анодами, работающей на высокой плотности тока.

Внедрение экологически безопасных технологий и модернизация заводов позволит сократить к 2015 году количество выбросов парниковых газов в атмосферу в 1,5 раза.

Принятие обдуманных масштабных решений по экологическим вопросам:

· Создание партнерства «Национальное углеродное соглашение».

· Принятие добровольных целей по снижению эмиссии парниковых газов.

· Принятие 10 принципов Глобального договора

Рациональное использование природных ресурсов:

· Гидроэнергетика - самый экологически чистый источник энергии - обеспечивает практически 80 % энергетических потребностей производства.

· Постоянное сотрудничество с населением регионов по вопросам экологической безопасности и учет общественного мнения.

Экологические проблемы производства анодной массы. Сырьем для получения анодной массы и обожженных анодов служат электродные каменноугольные пеки и электродные коксы (нефтяные или пековые). Правильный подбор исходных материалов - наиболее сложная задача подготовки производства. Основные свойства коксов и пеков в значительной степени зависят от того, из каких продуктов нефтепереработки или коксохимического производства они получены.

Главный недостаток каменноугольного пека - высокая канцерогенная активность, обусловленная спецификой химического состава и значительным содержанием полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и фенолов, усиливающих действие ПАУ. В Российском регистре потенциально опасных химических и биологических веществ в класс чрезвычайно опасных отнесены 3 ПАУ: бензантрацен, бензапирен и дибензантрацен. Индикатор канцерогенной опасности - бензапирен, концентрация которого в воздухе не должна превышать 1нг/м3.

Один из путей улучшения свойств связующего для производства «сухой» анодной массы, а также снижения выбросов ПАУ - использование смесей высокотемпературного каменноугольного пека и ТСП.

Относительно высокие содержание ароматических углеводородов, особенно полициклических, и достаточно большое йодное число, указывающее на значительное содержание непредельных углеводородов, свидетельствуют о склонности ТСП к реакциям уплотнения с образованием продуктов, обладающих высокими связующими и спекающими свойствами. Низкое содержание серы обусловливает возможность получения из ТСП малосернистых композиционных углеродсодержащих материалов, что очень важно с точки зрения технологии (увеличение межремонтного пробега установки) и экологии (снижение выбросов серы).

Химическая активность анодной массы, оцениваемая по показателю разрушаемости в CO2 - главный критерий оценки ее качества. По данным исследования, при увеличении содержания ТСП в связующем наблюдается снижение разрушаемости анодной массы.

Согласно результатам расчета ожидаемого расхода анодной массы на 1 т алюминия и количества канцерогенных веществ в анодной массе, при использовании каменноугольного высокотемпературного пека и ТСП в качестве связующего имеет место снижение:

1. Расхода каменноугольного пека на 6,7 кг/т алюминия;

2. Содержания бензапирена в анодной массе на 12,4 %.

Рисунок 5 - Принципиальная технологическая схема получения вторичного криолита из угольной пены

Таким образом, целесообразное использование высокотемпературного угольного пека в смеси в ТСП для производства «сухой» анодной массы. Это позволит значительно улучшить экологические показатели металлургического производства, в частности снизить содержание канцерогенных веществ в воздухе рабочей зоны, а также рационально использовать нецелевой продукт нефтепереработки - тяжелые смолы пиролиза.

Доставленная из электролизного цеха угольная пена подвергается магнитной сепарации затем дробится на щековой дробилке, после чего направляется на мокрое измельчение в шаровую мельницу. Измельченная в мельнице пена разделяется в спиральном классификаторе на два продукта - пульпу, вмещающую тонкие частицы пены, и пески, состоящие из более крупных частиц пены.

Пески возвращаются на доизмельчение в шаровую мельницу. Слив из классификатора, разбавленный водой, поступает в контактный чан на перемешивание с флотореагентом и далее направляется на флотацию.

Процесс флотации проводится во флотационной машине (рисунок 6), представляющей собой емкость прямоугольного сечения, разделенную поперечными перегородками на ряд камер, снабженными импеллерами, вращающимися со скоростью 275-600 об/мин. Благодаря наличию отверстий в придонной части перегородок уровень пульпы во всех камерах одинаков. Пульпа подается в первую камеру машины и последовательно переходит из одной камеры в другую. Из последней камеры первой флотомашины непрерывно самотеком выпускается пульпа, обогащенная криолитом, а угольные частицы в виде пены снимаются гребками пеногонов с поверхности пульпы каждой камеры. В первой группе камер первой флотомашины проводится основная флотация. Хвосты же основной флотации отправляются на контрольную флотацию, которая осуществляется в нескольких камерах второй флотомашины.

Первичный криолитовый концентрат направляется на перечистую флотацию, продуктами которой являются: промпродукт-1, возвращаемый на измельчение и классификацию, и криолитовый концентрат, который после сгущения, фильтрации и сушки отправляется в электролизные корпуса.

Рисунок 6 - Общий вид флотационной машины 1 - коробка; 2 - труба; 3 - мешалка; 4 - диск; 5 - труба; 6 - отверстие; 7 - пеногон; 8 - решетка; 9 - порог; 10 - желоб; 11 - труба.

Заключение

Рассмотрели технологию получения алюминия. Ознакомились с главным технологическим оборудованием производства алюминия. Завод состоит из двух электролизных цехов, литейного отделения и нескольких цехов анодной массы. Познакомились со структурой завода и его современным состоянием. Руководство завода регулярно производит модернизацию оборудования для улучшения условий работы в цехе, повышения качества продукции и снижения её себестоимости.

В производстве алюминия принимают участие квалифицированные специалисты. Руководство завода уделяет большое внимание экологическим проблемам. Разработаны системы газоочистных сооружений, которыми в данный момент планируется оснастить все рабочие помещения завода. Применение современных материалов и технологий позволили увеличить выпуск алюминия и снизить его себестоимость.

Новокузнецкий алюминиевый завод имеет высокие технико-экономические показатели производства. Более 90% алюминия-сырца завод выпускает только высшими сортами. НкАЗ продолжает развиваться и совершенствовать технологию производства алюминия.

Список использованных источников

1. Галевский Г.В., Экология и утилизация отходов в производстве алюминия / Г.В. Галевский, Н.М. Кулагин, М.Я. Минцис - Москва: Флинта, Наука, 2005. -- 268 с.

2. Галевский Г.В. Производство алюминиевых сплавов /Г.В. Галевский и др. - Москва: Флинта, Наука, 2006. - 271с.

3. Галевский Г.В. Металлургия алюминия. Электролизеры с анодом Содерберга и их модернизация. / Г.В. Галевский, М.Я. Минцис, ГА. Сиразутдинов - М.: Флинта, Наука, 2008. - 238 с.

4. Терентьев В.Г. Производство алюминия/ В.Г. Терентьев, Р.М. Школьников, И.С. Гринберг - Новокузнецк: Новокузнецкий полиграфкомбинат, 2000. - 339с.;

Приложение А

Рисунок А.1 - Структура завода

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • История развития алюминиевой промышленности. Производство первичного алюминия и направления его потребления. Электродные изделия и требования к ним. Производство анодной массы и других электродов. Техника безопасности при обслуживании электролизеров.

    контрольная работа [54,8 K], добавлен 22.01.2009

  • Система менеджмента качества Новокузнецкого алюминиевого завода. Образование газов при электролитическом производстве алюминия. Особенности технологии сухой очистки отходящих газов, типы реакторов, устройства для улавливания фторированного глинозема.

    отчет по практике [523,3 K], добавлен 19.07.2015

  • Использование криолита в процессе производства алюминия. Получение вторичного криолита путем флотации и регенерации. Состав анодных газов и их утилизация с получением вторичного криолита на Братском алюминиевом заводе. Источники выделения анодных газов.

    дипломная работа [1,7 M], добавлен 20.07.2012

  • Общая характеристика и ценные свойства алюминия. Применение алюминия и его сплавов в разных отраслях промышленности. Основные современные способы производства алюминия. Производство глинозема: метод Байера и способ спекания. Рафинирование алюминия.

    реферат [35,0 K], добавлен 31.05.2010

  • Основные альтернативные способы получения алюминиевой фольги. Современные способы получения алюминия из отходов. Отделение фольги от каширующих материалов. Использование шлаков алюминия, стружки, пищевой упаковки, фольги различного происхождения.

    реферат [1,2 M], добавлен 30.09.2011

  • Сущность литейного производства. История возникновения и развития завода. Физические свойства алюминия и его применение. Характеристика сырья, используемого в литейном производстве. Формовочное, вспомогательное оборудование. Способы изготовления стержней.

    курсовая работа [5,3 M], добавлен 03.04.2013

  • Запасы и производство бокситов и другого алюминиесодержащего сырья в России. История развития производства алюминия, основные направления его применения как конструкционного металла. Экологические меры безопасности в производстве алюминия и сплавов.

    курсовая работа [41,3 K], добавлен 23.04.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.