Виробництво алюмінію кольорових металів 3

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

ЗМІСТ

1. ВСТУП

1.1 Біохімія і мінералогія алюмінію

1.2 Види алюмінієвих руд, їх генези і склад

2. СПЕЦ. ЧАСТИНА

2.1 Виробництво кріоліту з вугільної піни

2.2 Хімічний склад вугільної піни

2.3 Призначення змішаного вторинного кріоліту

3. КПВО

3.1 Отчерпиваніе електроліту з електролізерів в урни

4. ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА

4.1 Основні напрями, підвищення ефективності виробництва

5. ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ

5.1 Санітарно-гігієнічні характеристики умов праці

5.2 Електробезпека

5.3 Техніка безпеки при обслуговуванні електролізерів

6. Графічна частина

6.1 Схема. Отримання кріоліту флотацією вугільної піни

6.2 Схема. Механічна флотаційна машина

ЛІТЕРАТУРА

1. ВСТУП

В даний час на території Росії перебувають кілька заводів з виробництва первинного алюмінію, частина з них об'єднані у великі алюмінієві корпорації. Найбільша компанія - «РУСАЛ», до складу якої входять Братський (Браз), Саяногорський (САЗ, оснащений електролізерами з попередньо обпаленими анодами (ОА)), Красноярський (КрАЗ), Новокузнецький (НкАЗ) алюмінієві заводи, а також Ачинський глиноземний комбінат, ряд заводів з виробництва виробів з алюмінію та ін «РУСАЛ» входить до трійки найбільших виробників алюмінію у світі.

Другий за величиною алюмінієвою компанією Росії є ВАТ «СУАЛ», що включає в себе Іркутський (ІркАЗ), Уральський (УАЗ), Богословський (БАЗ), Кандалакшский (КАЗ), Волгоградський (ВгАЗ), Надвоіцкій (НАЗ) алюмінієві заводи, Польовський кріолітовий завод , науково-дослідний і проектний інститут «Сибво» та ін Ця компанія займає 2 місце в нашій країні з виробництва алюмінію і 1 місце - з виробництва глинозему.

Росія як і раніше зберігає провідні позиції у світовому виробництві та експорті первинного алюмінію. Однак для російської алюмінієвої промисловості характерна залежність від ринку глинозему - основного сировинного матеріалу.

1.1 Біохімія і мінералогія алюмінію

Алюміній - найпоширеніший у земній корі метал. На його долю приходиться 5,5-6,6 мол. частки% або 8 мас. %. Головна маса його сконцентрована в алюмосилікатах. Надзвичайно розповсюдженим продуктом розкладу утворених ним сполук є глина, основний склад якої відповідає формулі Al 2 O 3. 2SiO 2. 2H 2 O. З інших форм знаходження алюмінія найбільше значення має боксит Al 2 O 3. XH 2 O і мінерали корунд Al 2 O 3 і кріоліт AlF 3. 3NaF.

В даний час в промисловості алюміній отримують електролізом розчину глинозему Al 2 O 3 в розплавленому кріоліті. Al 2 O 3 повинен бути достатньо чистим, тому що із виплавленого алюмінія домішки видаляються дуже тяжко. Температура плавлення Al 2 O 3 близько 2050 о С, а кріоліту - 1100 о С. Електролізу піддають розплавлену суміш кріоліту і Al 2 O 3, що вміщує близько 10 масс% Al 2 O 3, та плавиться при 960 о С і має електричну провідність, густину та в'язкістю, найбільш придатними для проведення процесу. При додаванні AlF 3, CaF 2 та MgF 2 проведення електролізу виявляється можливим при 950 о С.

У періодичній системі алюміній знаходиться в третьому періоді, в головній підгрупі третьої групи. Заряд ядра +13. Електронна будова атома 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. Металевий атомний радіус 0,143 нм, ковалентний - 0,126 нм, умовний радіус іона Al 3 + - 0,057 нм. Енергія іонізації Al - Al + 5,99 еВ.

Найбільш характерна ступінь окислення атома алюмінія +3. Негативна ступінь окислення проявляється рідко. На зовнішньому електронному шарі атома існують вільні d-підрівні. Завдяки цьому його координаційне число в сполуках може бути рівним не тільки 4 (AlCl 4 -, AlH 4 -, алюмосилікати), але і 6 (Al 2 O 3, [Al (OH 2) 6] 3 +).

У вигляді простої речовини алюміній - сріблясто-білий, досить твердий метал з густиною 2,7 г / см 3 (т.пл. 660 о С, т. кип. ~ 2500 о С). Кристалізується в гранецентричній кубічній решітці. Характеризується високою в'язкістю, теплопровідністю та електропровідністю (що складає 0,6 електропровідності міді). З цим пов'язано його використання при виробництві електричних проводів. При однаковій електричній провідності алюмінієвий дріт важить вдвічі менше мідного.

На повітрі алюміній покривається найтоншої (0,00001 мм), але дуже щільною плівкою оксида, що запобігає подальшому окисленню метала та надає йому матовий вигляд. При обробці поверхні алюмінія сильними окислювачами (конц. HNO 3, K 2 Cr 2 O 7) чи навіть анодним окисленням товщина захисної плівки збільшується. Стійкість алюмінію дозволяє виготовляти з нього хімічну апаратуру та ємкості для зберігання і транспортування азотної кислоти.

Алюміній легко витягується в дріт та прокатується в тонкі листи. Алюмінієва фольга (товщиною 0,005 мм) застосовується в харчовій і фармацевтичній промисловості для упаковки продуктів та препаратів.

Основну масу алюмінія використовують для отримання різноманітних сплавів, поряд з чудовими механічними якостями, що характеризуються своєю легкістю. Найважливіші з них - дюралюміній (94% Al, 4% Cu, по 0,5% Mg, Mn, Fe і Si), силумін (85 - 90% Al, 10 - 14% Sk, 0,1% Na) та ін . Алюмінієві сплави застосовуються в ракетній техніці, в авіа-, авто-, судно-та приладобудуванні, у виробництві посуду та багатьох інших галузях промисловості. По широті застосування сплави алюмінію займають друге місце після сталі та чавуну.

Алюміній, крім того, застосовується як легіруюча добавка до багатьох сплавів для надання їм жаростійкості.

При прожарюванні мілко роздробленого алюмінія він енергійно згорає на повітрі. Аналогічно проходить його взаємодія з сіркою. З хлором та бромом сполучається вже при звичайній температурі, з йодом - при нагріванні. При дуже високих температурах алюміній безпосередньо з'єднується також з азотом та вуглецем. Навпаки, з воднем взаємодіє.

По відношенню до води алюміній досить стійкий. Але якщо механічним шляхом чи амальгамуванням зняти запобіжну дію оксидної плівки, то проходить енергічна реакція:

2Al + 6H 2 O = 2Al (OH) 3 + 3H 2 ­

Сильно розбавлені, а також дуже концентровані HNO3 і H2SO4 на алюміній майже не діють (на холоді), тоді як при середніх концентраціях в цих кислотах він поступово розчиняється. Чистий алюміній досить стійкий по відношенню до соляної кислоти, але звичайний технічний метал в ній розчиняється.

Алюміній помітно розчинний в розчинах солей, що мають через їх гідроліз кислу або лужну реакцію, наприклад в розчині Na 2 CO 3.

В ряді напруг він розташований між Mg та Zn. У всіх своїх сполуках алюміній трьохвалентний.

Сполучення алюмінія з киснем супроводжується величезним виділенням тепла (1676 кДж / моль Al 2 O 3), значно більшим, ніж у багатьох інших металів. З огляду на це при прожарюванні суміші оксида відповідного метала з порошком алюмінія проходить бурхлива реакція, з виділенням метала із взятого оксида. Метод відновлення за допомогою Al (алюмотермія) часто використовується для отримання ряду елементів (Cr, Mn, V, W та інших) у вільному стані.

Алюмотермія інколи користуються для зварки окремих стальних частин, зокрема стиків трамвайних рейок. Застосовувана суміш ("терміт") складається з дрібних порошків алюмінія та Fe 3 O 4. Підпалюється вона за допомогою запала з суміші Al та BaO 2. Основна реакція йде по наступному рівнянню:

8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe + 3350 кДж

Причому досягається температура близько 3000 о С.

Оксид алюмінія являє собою білу, дуже тугоплавку (т. пл. 2050 о С) та нерозчинну у воді масу. Природний Al 2 O 3 (мінерал корунд), а також отриманий штучним шляхом а потім дуже прожарений має високу стійкість та не розчиняється в кислотах. В розчинний стан Al 2 O 3 (т. з. Глинозем) можна перевести сплавлюваням з лугами.

Звичайно забруднений домішками оксида заліза природний корунд в міру своєї надзвичайної твердості застосовують для виготовлення шліфувальних кругів, брусків і т.п. В мілко роздробленому вигляді він під назвою наждаку служить очищення металевих поверхонь та виробництва наждачного паперу. Для тих же цілей часто використовують Al 2 O 3, отриманий шляхом сплавлення бокситу (технічна назва - Алунд).

Прозорі забарвлені кристали корунду - червоний рубін - домішка хрома - синій сапфір - домішка титана та заліза - дорогоцінні камені. Їх отримують також штучно та використовують також для технічних цілей, наприклад, для виготовлення деталей точних приладів, каменів у годинниках і т.п. Кристали рубінів, що мають незначну домішку Cr 2 O 3, використовують в якості квантових генераторів - лазерів, що створюють напрямлений пучок монохроматичного випромінювання.

Al (OH) 3 являє собою желеподібний осад білого кольору, практично нерозчинний у воді, але легко розчинний в кислотах та сильних лугах. Він має, отже, амфотерні властивості. Проте основні та особливо кислотні його властивості виражені досить слабо. В надлишку NH 4 OH гидроксид алюмінія нерозчинний. Одна з форм дегідратованих гідроксиду - алюмогель використовується в техніці як адсорбенту.

При взаємодії з сильними лугами утворюються відповідні алюмінати:

NaOH + Al (OH) 3 = Na [Al (OH) 4]

Алюмінати найбільш активних одновалентних металів у воді добре розчинні, але через сильний гідроліз їх розчини стійкі лише при надлишку лугів. Алюмінати, що виробляються від більш слабких підстав, гідроліз в розчині практично без остачі і тому можуть бути отримані тільки сухим шляхом (сплавом Al 2 O 3 з оксидами відповідних металів). Утворюються метаалюмінати, за своїм складом виробляються від метаалюмініевой кислоти HAlO 2. Більшість з них у воді нерастворимо.

З кислотами Al (OH) 3 утворює солі. Похідні більшості сильних кислот добре розчиняються у воді, але досить значно гідроліз їх розчини стійкі лише при надлишку реакцію. Ще сильніше гідроліз розчинні солі алюмінію і слабких кислот. Внаслідок гідролізу сульфід, карбонат, ціанід і деякі інші солі алюмінію з водних розчинів отримати не вдається.

У водному середовищі аніон Al 3 + безпосередньо оточений шістьма молекулами води. Такий гідратований іон дещо дисоційований за схемою:

[Al (OH 2) 6] 3 + + H 2 O = [Al (OH) (OH 2) 5] 2 + + OH 3 +

Константа його дисоціації рівна 1. 10 -5, тобто він являється слабою кислотою (близькою по силі до оцтової). Октаедричні оточення Al 3 + шістьма молекулами води зберігається і в кристалогідраті ряду солей алюмінію.

Алюмосилікати можна розглядати як силікати, в яких частина кремнієкисневих тетраедрів SiO 4 4 - замінена на алюмокисневі тетраедри AlO 4 5 -. З алюмосилікатів найбільш поширені польові шпати, на долю яких припадає більше половини маси земної кори. Головні їх представники - мінерали

ортоклаз K 2 Al 2 Si 6 O 16 або K 2 O. Al 2 O 3. 6SiO 2

альбіт Na 2 Al 2 Si 6 O 16 або Na 2 O. Al 2 O 3. 6SiO 2

анортит CaAl 2 Si 2 O 8 або CaO. Al 2 O 3. 2SiO 2

Деякі алюмосилікати володіють крихкою структурою та здатні до іонного обміну. Такі силікати - природні та особливо штучні - застосовуються для пом'ягчення води. Крім того, завдяки своїй сильно розвитий поверхні, вони використовуються як носіїв каталізаторів, тобто як матеріали, просочуємо каталізатором.

Галогеніди алюмінія в звичайних умовах - безбарвні кристалічні речовини. В ряді галогенідів алюмінія AlF 3 дуже відрізняється за властивостями від своїх аналогів. Він тугоплавкий, мало розчиняється у воді, хімічно неактивний. Основний спосіб отримання AlF 3 оснований на дії безводного HF на Al 2 O 3 або Al:

Al 2 O 3 + 6HF = 2AlF 3 + 3H 2 O

Сполуки алюмінія з хлором, бромом і йодом легкоплавкі, досить реакційноздатні та добре розчинні не лише у воді, але і в багатьох органічних розчинниках. Взаємодія галогенідів алюмінія з водою супроводжується значним виділенням теплоти. У водному розчині усі вони сильно гідроліз, але на відміну від типових кислотних галогенідів неметалів їх гідроліз неповний і зворотній. Будучи помітно летючими вже при звичайних умовах, AlCl 3, AlBr 3 та AlI 3 димлять на вологому повітрі (внаслідок гідролізу). Вони можуть бути отримані прямим взаємодією простих речовин.

Щільності пари AlCl 3, AlBr 3 та AlI 3 при порівняно невисоких температурах більш-менш точно відповідають подвоєним формулам - Al 2 Hal 6. Просторова структура цих молекул відповідає двом тетраедра з загальним руба. Кожен атом алюмінію пов'язаний з чотирма атомами галогену, а кожен з центральних атомів галогену - з обома атомами алюмінію. З двох зв'язків центрального атома галогену одна є донорно-акцепторної, причому алюміній функціонує в якості акцептора.

З галогенідними солями ряду одновалентних металів галогеніди алюмінію утворюють комплексні сполуки, головним чином типів M 3 [AlF 6] і M [AlHal 4] (де Hal - хлор, бром або йод). Схильність до реакцій приєднання взагалі сильно виражена в розглянутих галогенідів. Саме з цим пов'язано найважливіше технічне застосування AlCl 3 як каталізатора (при переробці нафти і при органічних синтезах).

З фторалюминат найбільше застосування (для отримання Al, F 2, емалей, скла тощо) має кріоліт Na 3 [AlF 6]. Промислове виробництво штучного кріоліту засновано на обробці гідроксиду алюмінію плавикової кислотою і содою:

2Al (OH) 3 + 12HF + 3Na 2 CO 3 = 2Na 3 [AlF 6] + 3CO 2 + 9H 2 O

Хлоро-, бромо-і іодоалюмінати виходять при сплаву трігалогенідов алюмінію з галогенідами відповідних металів.

Хоча з воднем алюміній хімічно не взаємодіє, гідрид алюмінію можна отримати непрямим шляхом. Він являє собою білу аморфну ​​масу складу (AlH 3) n. Розкладається при нагріванні вище 105 о С з виділенням водню.

При взаємодії AlH 3 з основними гідридами в ефірному розчині утворюються гідроалюмінат:

LiH + AlH 3 = Li [AlH 4]

Гідрідоалюмінати - білі тверді речовини. Бурхливо розкладаються водою. Вони - сильні відновники. Застосовуються (особливо Li [AlH 4]) в органічному синтезі.

Сульфат алюмінію Al 2 (SO 4) 3. 18H 2 O виходить при дії гарячої сірчаної кислоти на оксид алюмінію або на каолін. Застосовується для очищення води, а також при приготуванні деяких сортів паперу.

Алюмокалієвий галун KAl (SO 4) 2. 12H 2 O застосовуються у великих кількостях для дублення шкір, а також у фарбувальній справі як протравлення для бавовняних тканин. В останньому випадку дію квасцов грунтується на тому, що утворюються внаслідок їх гідролізу гидроксид алюмінію відкладається в волокнах тканини в дрібнодисперсному стані і, адсорбуючи барвник, міцно утримує його на волокні.

З інших похідних алюмінію слід згадати його ацетат (інакше - оцтовокислі сіль) Al (CH 3 COO) 3, використовуваний при фарбуванні тканин (як протравлення) і в медицині (примочки і компреси). Нітрат алюмінію легко розчинний у воді. Фосфат алюмінію розчиняється у воді й оцтової кислоті, але розчинний в сильних кислотах і лугах.

Незважаючи на наявність величезних кількостей алюмінію в нирках, рослинах, як правило, містять мало цього елемента. Ще значно менше його вміст у тварин організмах. У людини вона складає лише десятитисячні частки відсотка за масою. Біологічна роль алюмінію не з'ясована. Токсичністю з'єднання його не мають.

1.2 Види алюмінієвих руд, їх генези і склад

Основними промисловими рудами, що містять алюміній, є боксит, нефелін, алуніт і каолін.

Якість цих руд оцінюють за вмістом у них глинозему Al O, який містить 53% Al. З інших показників якості алюмінієвих руд найбільш важливим є склад домішок, шкідливість і корисність яких визначаються застосуванням руди.

Боксит є кращим і в усьому світі основною сировиною для одержання алюмінію. Його використовують також для виробництва штучного корунду, високовогнетривких виробів і для інших призначень. За хімічним складом ця осадова гірська порода являє собою суміш гідратів глинозему Al O nH O з окислами заліза, кремнію, титану та інших елементів. Найбільш поширеними гідратами глинозему, що входять до складу бокситів, є мінерали: діаспор, беміт і гідраргелліт. Вміст глинозему в бокситі навіть в одному родовищі коливається в дуже широких межах - від 35 до 70%.

Вхідні до складу бокситу мінерали утворять дуже тонку суміш, що утрудняє збагачення. У промисловості в основному застосовують сиру руду. Процес витягу алюмінію з руди складний, дуже енергоємний і складається з двох стадій: спочатку витягають глинозем, а потім з нього одержують алюміній.

Предметом світової торгівлі є як сам боксит, так і витягнутий з нього або інших руд глинозем.

На території СНД поклади бокситів розподілені нерівномірно, і боксити різних родовищ нерівноцінні по якості. Родовища найбільш високоякісних бокситів знаходяться на Уралі. Великі запаси бокситів маються також у Європейській частині СНД і в Західному Казахстані.

У нас в країні все видобуваються боксити розділені на десять марок. Основна відмінність між бокситами різних марок полягає в тому, що вони містять різну кількість основного витягується компонента-глинозему і мають різну величину кремнієвого модуля, тобто різний зміст глинозему до змісту шкідливої ​​у бокситах домішки кремнезему (Al O SiO). Кремнієвий модуль є дуже важливим показником якості бокситів, від нього в сильній мері залежать їхнє застосування й технологія переробки.

Основні показники якості бокситів всіх десяти марок наведені в таблиці. Там же вказано і переважне застосування бокситів різних марок.

Боксити одних і тих самих марок використовують для різних призначень, так наприклад, боксит марки Б-1 може використаний для виробництва глинозему, плавлених вогнетривів і глиноземистих цементів. Проте залежно від призначення до боксити однієї і тієї ж марки при однакових основних показниках якості (вміст Al O і кремнієвому модулі) висувають різні вимоги щодо змісту домішок сірки, окису кальцію і фосфору.

Зміст вологи в бокситах будь-яких марок встановлено в залежності від їх родовища: найменша вологість (не більше 7%) встановлена ​​для бокситів південно-уральських родовищ, а для північно-уральських, каменск-уральських і тихвинский-відповідно не більше 12, 16 і 22% . Показник вологості не є бракувальною ознакою і служить тільки для розрахунків із споживачем.

Боксит поставляють в шматках розміром не більше 500 мм. Перевозять його навалом на платформах або в гондолах.

Нефелін Na (AlSiO) - мінерал світло-сірого або зеленуватого кольору. Твердість 5.5-6. Містить 30-40% Al O. Використовують нефелін як металургійну руду для послідовного вилучення глинозему та алюмінію, а також у хімічній, скляній і шкіряної промисловості.

Алуніт (квасцовий камінь) KAl (SO) (OH) - мінерал білого, сірого або червонуватого кольору. Твердість 3.5-4.0. Містить 37% Al O.

Служить для отримання квасцов, глинозему і калієвих солей.

Каолін Al O 2SiO 2H O - поширена гірська порода. За зовнішнім виглядом це біла землянистий маса, що є продуктом руйнування кристалічних порід-гранітів, гнейсів і ін Твердість близько 1, містить 37.5% Al O. Каолін застосовують для виробництва фарфорових та фаянсових виробів, ізоляторів, а також як наповнювач у гумовій промисловості.

2. СПЕЦ. ЧАСТИНА

2.1 Виробництво кріоліту з вугільної піни

Доставлена ​​з електролізного цеху вугільна піна піддається магнітній сепарації (щоб уникнути попадання в дробарку металевих предметів) і потім дробиться на щековой дробарці, а після спрямовується на мокре подрібнення в кульову млин. Подрібнена у млині піна поділяється в спіральному класифікаторі на два продукти - пульпу, що вміщає тонкі частки піни, і піски, що складаються з більш великих часток піни.

Ефективність помелу твердих частинок, які у зливі класифікатора, характеризується наступним показником - 80-90% часток піни відносяться до класу крупності - 0,075 мм, що забезпечує гарний поділ часток вугілля і електроліту.

Піски повертають на доізмельченіе в кульову млин. Злив з класифікатора, розбавлений водою до співвідношення Ж: Т = (3-4): 1, надходить в контактний чан на перемішування з флотореагентів і далі направляється на флотацію.

Флотаційна обробка заснована на властивості не змочуються водою (гідрофобних) матеріалів прилипати до знаходяться у водному розчині бульбашок повітря. Гідрофобність матеріалів може бути посилена введенням у розчин флотореагентів, які, потрапляючи на поверхню дрібнодисперсних гідрофобних частинок, ще більше погіршують їх змочуваність водою, і тому вони більш інтенсивно прилипають до бульбашок повітря і разом з ними виносяться на поверхню пульпи. Для збільшення ефективності процесу флотації важливо мати тонке подрібнення матеріалу, тому що великі частки не можуть утримуватися бульбашками повітря.

У процесі флотації вугільної піни присутні два види часток: добре змочуються водою (гідрофільні) частки електроліту і гідрофобні частки вугілля.

Для посилення гідрофобних властивостей вугілля в якості флотореагента застосовують суміш соснового масла з гасом у співвідношенні 1:9 або технічного скипидару і гасу у співвідношенні 2:1. На виробництво 1 тонни флотаційного кріоліту витрачається 1700 кг вугільної піни, 0,4 кг соснового масла і 3-4 кг гасу. Можливе застосування також і інших видів флотореагентів.

Частинки вугілля, адсорбована на своїй поверхні флотореагент, стають практично не змочується водою і захоплюються вгору бульбашками повітря, утворюючи піну, яка безперервно механічними гребками знімається з поверхні пульпи. У результаті пульпа збагачується частками електроліту, які осідають на дно флотаційної машини, а потім видаляються з неї як кінцевий продукт флотації - концентрат. Вугільні частинки, що знімаються з піною, є другим кінцевим продуктом флотації (хвости), який направляється у відвал. Хімічний склад хвостів флотації наступний,%: F - 8,8; Nа - 6,7; А1 - 5,7; Са - 0,7; Мg - 0,5; SiO2 - 0,25; Fe2Оз - 1,6; S04-0, 5; ппп-72,1.

Процес флотації проводиться під флотаційної машині (див. рис.2 р., стор. 38), що представляє собою ємність прямокутного перерізу, розділену поперечними перегородками на ряд камер, забезпечених імпеллера, що обертаються зі швидкістю 275-600 об / хв. Завдяки наявності отворів в придонному частини перегородок рівень пульпи у всіх камерах однаковий. Пульпа подається в першу камеру машини і послідовно переходить з однієї камери в іншу. З останньої камери перший флотомашини безперервно самопливом випускається пульпа, збагачена кріоліту, а вугільні частинки у вигляді піни знімаються гребками пекогонов з поверхні пульпи кожної камери в загальний жолоб. У першій групі камер першого флотомашини проводиться основна флотація. Хвости ж основний флотації відправляються на контрольну флотацію, яка здійснюється в декількох камерах другий флотомашини. В інших камерах першої та другої флотомашини, з'єднаних послідовно, проводиться перечістка кріоліту з отриманням кріолітового концентрату. Після контрольної флотації та виділення промпродукту-2 хвости відправляють у відвал.

Первинний кріолітовий концентрат направляється на перечістную флотацію, продуктами якої є: промпродукт-1, що повертається на подрібнення і класифікацію, і кріолітовий концентрат, який після згущення, фільтрації та сушіння відправляється в електролізних корпусу. Як правило, кріолітовая пульпа, отримана флотацією вугільної піни, змішується з пульпою регенераційного кріоліту, і в електролізний цех направляється змішаний кріоліт.

Сухий готовий флотаційний кріоліт повинен містити,%: F - понад 44; Nа - не більше 30; А1 - більше 12; С - 1,5; Si02-0, 9; Fе20з-0, 5; Н20-1, 5.

На кожну тонну одержуваного флотаційного кріоліту припадає утворення 700 кг хвостів, які направляються на шламовое полі (приблизно 40% від початкової маси вугільної піни).

Основним компонентом хвостів флотації є вуглець, але компоненти електроліту як і раніше утримуються в них у небезпечних для екології концентраціях. Якщо вважати, що при виробництві 1 тонни алюмінію знімається 50 кг піни, близько 20 кг з неї відправляється на шламовое полі. До цього треба додати уловлену пил в мокрих скрубберах, кількість якої складає близько 20 кг на тонну алюмінію (для електролізерів ОТ). Загальна кількість шламів і хвостів флотації складає близько 40 кг на тонну алюмінію.

Отже, завод з річною продуктивністю 250 тисяч тонн алюмінію відправляє на шламовое полі більше 10 тисяч тонн речовин, що містять фтористі і інші хімічні сполуки. Тому спорудження та експлуатація шламових полів ставиться до екологічних проблем виробництва алюмінію.

2.2 Хімічний склад вугільної піни

Хімічний склад вугільної піни приблизно наступний (%):

F - 29-31; Nа - 15-18; А1 - 10-13; Са - 0,8-1,5; Мg -0,2-0,5; SiO2 - 0,2-0,5; Ре20з - 0,2-0,8; С - 28-30.

2.3 Призначення змішаного вторинного кріоліту

Алюмінієва промисловість є великим споживачем фтористих солей - кріоліту. Кріоліт при електролітичному отриманні алюмінію служить розплавленої середовищем (розчинником) для глинозему.

Кріоліт - не що інше, як сіль фтору. Єдина сіль, яка розчиняє глинозем у процесі електролізу. Тобто без цієї "дрібниці" добути алюміній неможливо. Кріоліт можна купувати (свіжий - його виготовляють на спеціальних заводах), а можна зробити самому (так званий вторинний, з уловлених фторовмісних речовин).

Уловлені гази не тільки не надходять в атмосферу, але і служать важливій справі - отриманню дуже потрібного для електролізу продукту. Після складних хімічних процесів з нього утворюється вторинний змішаний кріоліт. Перед тим як вступити до електролізний цех, кріоліт повинен бути висушений. Волога - його шкідлива складова, яка веде до підвищеного витраті сировини та електроенергії і надлишковим викидів.

Оскільки висушений кріоліт - речовина дуже пилять, встановлюють потужну триступеневу газоочисну систему. Все, що вона вловлює, знову повертається в основне виробництво. Безвідходний принцип організації технології - шлях, який обіцяє чималу економію та оздоровлення екологічної обстановки.

Змішаний вторинний кріоліт, призначений для виробництва алюмінію, скла, емалей, для вторинної обробки металів і для виготовлення абразивних виробів

3. КПВО

3.1 Отчерпиваніе електроліту з електролізерів в урни

Як відомо, що утворюється в процесі електролізу алюміній накопичується в шахті ванни під шаром електроліту. Для підтримки нормального технологічного режиму і перетворення алюмінію в товарну продукцію його періодично витягають (виливають) з електролізера. Сучасні електролізери середньої потужності напрацьовують на добу 550-700 кг алюмінію, а великої потужності-до 1200 кг. У залежності від прийнятої технології і з урахуванням трудових витрат виливання алюмінію з ванн здійснювати за різними графіками. У вітчизняній промисловості найбільшого поширення набув графік, який передбачає виливання з ванн алюмінію через дві доби, в окремих випадках виливання ведуть щодня.

Виливання металу з ванн здійснюють під розрідженням спеціальними вакуумними ковшами, які транспортуються за допомогою електромостових кранів або спеціальними самохідними машинами. До сталевого корпусу вакуумного ковша, футерованной вогнетривкою цеглою, за допомогою фланцевих з'єднань монтуються знімна забірна труба з чавуну.

На верхній кришці ковша є герметизований люк для вилучення застиглого розплаву при чищенні ковша. З протилежного від забірної труби сторони в корпусі ковша передбачено оглядове отвір для спостереження за ходом наповнення вакуум-ковша.

Після монтажу футеровки вакуум-ківш ретельно просушують, а перед початком виливання прогрівають.

Для створення в ковші розрідження приймають різні схеми. Найбільшого поширення набули схеми централізованого створення вакууму в спеціально обладнаних високопродуктивними вакуум-насосами відділеннях електролізного цеху. У цьому випадку від вакуумних станцій в усі корпусу проводять трубопроводи, звані вакуум-лініями. За допомогою гнучкого шланга вакуум-ківш підключають до такої лінії й у нього засмоктується метал. Існують схеми створення розрідження встановленими на кожному ковші вихровими насосами. Для цього застосовують лінії стисненого повітря, наявні в корпусах, а на вакуум-ковші встановлюють ежектор.

Виливання металу з електролізера здійснюють через пробивається в кірці електроліту отвір - "льотку"; місце для виливання металу для кожного електролізера суворо постійно.

У цьому місці форму настил підтримують у стані, який дозволяє безперешкодно виливати метал. Для зменшення ймовірності заплавленія кінця забірної труби вакуум-ковша подину ванни в районі "льотки" перед виливання очищають від осаду.

Операції виливання металу виконують в такій послідовності:

До підготовленого для виливання електролізера підвозять повністю змонтований вакуум-ківш і його забірну трубу опускають під шар електроліту на глибину не менше 100 мм. При цьому уважно стежать, щоб кінець труби не торкнувся подини ванни. Потім ущільнюють оглядовий отвір і одночасно підключають ківш до системи, що створює усередині нього розрідження. За рахунок створеного в ковші розрідження метал всмоктується в ківш. За надходженням в ківш металу стежать через оглядовий отвір.

У міру зменшення алюмінію в електролізері на ньому зростає напруга внаслідок зростання опору збільшується междуполюсного зазору. Тому одночасно з виливання опускають анод з таким розрахунком, щоб напруга весь час не перевищувало нормального значення більш ніж на 0,2 В. Під час виливання уважно стежать за тим, щоб анод опускався рівномірно по всій шахті ванни. Не допускається зависання анода на шкірці електроліту і торкання його забірної труби, щоб уникнути її прогоряння.

Кількість вилитого металу з ванни визначають через оглядове вікно по заповненню ковша, обсяг якого відомий. Для більш точного визначення вилитого металу застосовують спеціальні пристрої, що дозволяють зважувати ківш за час виливання.

Після закінчення виливання "льотку" і що обрушилися місця кірки електроліту закладають глиноземом, на електролізері встановлюють нормальне робоче напругу. Вакуум-ківш з металом транспортують або до місця переливки металу в ливарні ковші відкритого типу, або в приймальню піч ливарного відділення.

4. ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА

4.1 Основні напрями, підвищення ефективності виробництва

Підвищення ефективності переробки брухту і відходів алюмінію

Аналіз що склалася в даний час в країнах СНД ситуації з виробництвом вторинних алюмінієвих сплавів показує істотне відставання від західноєвропейських заводів з переплавки алюмінієвого брухту і відходів.

На тлі теперішньої в Росії несприятливої ​​ситуації із заготівлею брухту і відходів алюмінію, а також проходження склалася за довгі роки звичкою великих ливарних підприємств використовувати сплави, приготовані з первинних металів, для виробників вторинних алюмінієвих сплавів наступають нелегкі часи.

Між тим, виробництво вторинного алюмінію в силу менших енергетичних витрат і суттєво менших ніж при виробництві первинного металу викидів шкідливих речовин в навколишнє природне середовище, буде зростати. За прогнозами частка вторинного алюмінію в загальному споживанні до 2030 року може зрости до 22 - 24 млн. т. на рік.

У зв'язку з цим, сьогодні знову стають актуальними такі напрямки в розвитку виробництва вторинних алюмінієвих сплавів:

1. Використання раціональної для кожного підприємства схеми поводження з алюмінієвими шлаками.

2. Удосконалення технології підготовки алюмінієвого брухту до плавки.

3. Зниження витрат на рафінування від магнію при виробництві сплавів з Mg <0,1% з одночасним вирішенням питань зниження викидів солей в навколишнє середовище.

4.Совершенствованіе технології переробки ломів на високоякісні сплави.

Зниження втрат металу зі шлаками визначаються причинами шлакоутворення при плавці алюмінієвого брухту:

1. наявністю забруднень на амортизаційному брухті, його вологістю і ступенем корозії, швидкість нагріву брухту у печі під час плавки;

2. теплопередачею в шар шихти в просторі печі;

3. наявністю у складі шихти фрагментів брухту з підвищеним вмістом магнію.

ЗАХОДИ З ПІДГОТОВКИ ТА ПЛАВКА ЛОМОВА

Зниження виходу шлаку і втрат металу з ними зумовлюють наступні заходи з підготовки шихти до плавці, а також і з проведення самого процесу плавлення брухту в печі.

До них відносяться в першу чергу застосування технології дроблення, сепарації (пневматичної і магнітної) дозволяє:

-По-перше, очистити брухт від механічних забруднень і оксидів;

-По-друге, висушити лом за рахунок тепла виділяється при дробленні.

Реалізація цих рекомендацій дозволить скоротити обсяг шлаків за рахунок видалення засмічення (баласту) перед плавкою, і, як наслідок, скоротити втрати металу з ним.

З практики відомо, що плавка попередньо очищеного брухту дозволяє скоротити втрати металу як мінімум на половину величини віддаленого при дробленні механічного засмічення і окислів від корозії брухту.

Проведені ще на початку 80-х років промислові дослідження по плавці дробленого брухту на дробарці фірми «Ліндеман» (Подільський ВЦМ) показали, що вилучення металу підвищується на 1,5% при плавці у відбивних печах, а плавка брухту з використанням флюсів дозволяє підвищити витяг металу в сплави ще на 2%.

Розрахунки показують, що при продуктивності заводу ~ 2000т. на місяць, плавка дробленого брухту дозволить отримати додатково, щонайменше, 35 тонн алюмінієвих сплавів, а використання попередньо висушених флюсів при плавці (витрата 5-7% від ваги сплаву) дозволить отримати додатково ще таку ж кількість металу.

Для реалізації вищеописаних пропозицій необхідно, як мінімум, придбання установки дроблення і сепарації алюмінієвого брухту з подальшим її використанням укупі з ручною попереднім сортуванням ломів по групах сплавів на сортувальному конвеєрі з грохоченням для видалення землистого засмічення.

ПЕРЕРОБКА ШЛАКІВ

В даний час на заводах використовують полум'яну відбивну плавку утворюється порядку 14-16% від ваги переробляється брухту шлаків і вигребів. На практиці в шлаках, після ручної вибірки корольків зміст алюмінію складає не більше 20%. При відносно малих обсягах шлакоутворення (500-3000 тонн на рік), придбання установки глибокої переробки шлаків вартістю 300-400 тис. $ навряд чи буде економічно виправданим.

Для умов малих і середніх підприємств оптимальне використання установок гарячого видавлювання металу з шлаку, які дозволить витягувати з шлаків до 80% міститься в них рідкого алюмінію і вирішить питання «вигоряння металу» у процесі його охолодження, суттєво знизить «запилювання» шлаку при зберіганні і транспортуванні .

Наприклад, використання гарячого пресування шлаків для обсягу освіти -3000 т / рік, дозволить отримати додатково:

3000 х 0,25 х 0,8 х 0,95 = 570 т. на рік металу;

де: 0,25 - вміст металу в шлаку;

0,8 - витяг при пресуванні;

0,95 - витяг при переплаву вичавка.

Інша кількість металу може бути реалізовано заводам, що спеціалізуються на переробці алюмінієвих шлаків.

Розрахунковий термін окупності установки гарячого пресування шлаків складе 3 - 5 місяців.

Можна також стверджувати, що використання гарячого пресування шлаків дозволить скоротити ручну працю і знизити втрати металу при охолодженні шлаків в шлаковніцах і на складі.

Переробка окисленої частини шлаку повинно здійснюватися за стандартною технологією: дроблення - сепарація з виділенням Королькової металу в концентрат з вмістом металу не менше 50%.

В останні роки деякі підприємства використовують обертові нахиляються печі грушоподібної форми з петлевим факелом для переробки концентрату від збагачення алюмінієвих шлаків. Технологія передбачає низький витрата солей (5-7%), а, отже, і малі втрати металу зі шлаками, менший винесення хлоридів з газами, що відходять. Однак практика показує, що плавка шлаків в обертових поворотних печах, на відміну від плавки кускового лому, не дає бажаних результатів. Причина, на наш погляд, полягає в тому, що регулювання технологічного процесу здійснюється на межі «мистецтва» по-перше, з-за високої летючості хлоридів (коли вони випаруються, в шарі шлаку можуть піти метало-термічні реакції), по-друге, через подрібнення розплавлених корольків металу шаром окислів.

Теоретичні та експериментальні дослідження процесів плавки алюмінієвого брухту показують, що для зниження втрат металу за рахунок окислення плавка повинна протікати в режимах максимально можливого теплового потоку від джерела тепла до приймача. При плавці дрібного сипкого шлаку або шлакового концентрату цього можна досягти шляхом подачі тепла в тонкий шар матеріалу, а для різкого скорочення окислюється поверхні металу (одиничних крапель металу) необхідно створити умови для їх злиття: «м'яке» перемішування в присутності поверхнево активних добавок - розплавлених хлоридів і фторидів.

Ці умови можуть бути створені в умовах поворотності та обертається противоточной циліндричної печі.

Плавка здійснюється зі зміною нахилу печі від 0 до 5 - 7 град. і малому числі оборотів при висоті шару матеріалу 100 - 200 мм. Випробування по плавці шлаків показали, що при витраті солей не більше 7% витяг в рідкий метал складає до 95% від початкового змісту. Аналогічні результати отримані і при переплаву цинкової жужелицею та цинкових шлаків, проблема вилучення металу з яких залишається актуальною досі. У кожному конкретному випадку і для кожного конкретного металізованого сировини і напівпродуктів необхідно підбирати кількість флюсів, температуру процесу і швидкість переміщення нагріваються сировини та продуктів плавки.

Рафінування вторинних алюмінієвих сплавів

Одним з напрямків підвищення рентабельності виробництва вторинних алюмінієвих сплавів є розширення номенклатури і випуск високомарочних сплавів за світовими стандартами. В умовах значного підвищення цін на амортизаційний брухт і все зростаючих цін на енергоносії - це єдиний спосіб утриматися на світовому ринку металів.

В даний час для видалення із сплавів надлишкового магнію використовується, в основному, рафінуючі флюси на основі хлоридів і фторидів калію, натрію і алюмінію. Витрати на придбання флюсів на деяких, що виробляють високомарочних ливарні сплави підприємствах, істотні. У зв'язку з цим підвищення ефективності їх використання актуальна, як з точки зору зниження собівартості сплавів, так і зниження шкідливих викидів у навколишнє середовище. На практиці, при існуючих технологіях флюсування, витрата активного флюсу (суміш кріоліту, фтористого алюмінію і сильвініту) зазвичай становить 7-10 кг на 1 кг магнію, що в 2-3 рази більше теоретично необхідного. Підвищений витрата флюсів збільшує вихід шлаків рафінування, і, як наслідок, втрати металу з ним. Так, наприклад, на заводі, що використовує до 30 т / міс. флюсу «ЕКОРАФ 3» з-за подвійного його перевитрати утворюється близько 50 т. шлаку додатково. У цей шлак буде, захоплюється: 50 х 40% = 20 т алюмінію, а втрачається у зв'язку з неповнотою вилучення та окислення близько 8 т. металу.

Наведені дані показують, наскільки важливим є питання оптимізації технології рафінування як з точки зору скорочення витрати флюсів до теоретично необхідного, так і пов'язаного з цим зниження викидів хлоридів і фторидів в навколишнє середовище.

Найбільш прийнятним варіантом у цьому випадку був би варіант пошуку більш дешевого флюсу з найменшим (близьким до стехіометричного) витратою.

Крім того, технологія повинна передбачати мінімізацію часу рафінування, яке в даний час складає 45-90 хвилин, і при більш глибокому рафінуванні від магнію (до 0,1%), може, істотно зрости.

В даний час є технології плавки та рафінування вторинного алюмінію дозволяють скоротити втрати зі шлаками, знизити витрату флюсів і часу рафінування, знизити викиди галогенів у навколишнє середовище, в т.ч. та їх залпові викиди. Питання полягає в правильному їх застосуванні на основі відомих уявлень у галузі теорії металургійних процесів і теорії печей і гідродинаміки розплавів при штучному їх перемішуванні.

Для доведення якості сплавів до рівнів світових стандартів за змістом водню і неметалічних включень на заводах необхідно впровадити систему рафінування металу в процесі його розливу на конвеєр, що включає продувку розплаву азотом з подальшою фільтрацією через склосітку або пенокераміческій фільтр. Інвестиції на створення та освоєння такої установки складуть пасмочка 10 тис. $, експлуатаційні витрати - близько 1,2 $ на тонну сплаву. Така установка з позитивним ефектом пройшла широкомасштабні промислові випробування на Ташкентському і Харківському заводах Вторкольормет ще в 80-х роках.

ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЇ ПЛАВКИ алюмінієвого лома у відбивних печах ЗАВОДУ

Аналіз умов теплопередачі, реалізованої в паливних печах відбивного типу показує, що теплопередача в них здійснюється, в основному, за рахунок променистого теплообміну (радіацією) і залежить від кількох факторів: коефіцієнта лучеиспускания від газу і кладки на матеріал (шихта, ванна розплаву), різниці температур між теплоотдающей і теплосприймаючої поверхнями в четвертого ступеня, величині цих поверхонь і часу впливу. Оскільки всі ці величини, за винятком температури поверхнях, практично постійні, то істотно підвищити тепловіддачу можна лише підвищенням температури в пічному просторі. Підвищення тепловіддачі природно призведе до підвищення швидкості плавки шихти.

При плавці алюмінію швидкість нагріву шихти багато в чому визначає і кількість окислів у процесі плавки металу.

При переході з усталеною на заводах технології плавки на плавку з «гарячим ходом», (до 1200С під склепінням плавильної печі) вилучення можна підвищити ще, як мінімум на 1,5%.

Проте в існуючих на заводах відбивних печах з пальниками вітчизняного виробництва, що працюють на холодному або підігрітому до 200С повітрі досягнення такої температури в плавильному просторі зажадає підвищення витрати палива, як мінімум на 25-30%, що спричинить за собою збільшення обсягу димових газів та їх температури . Існуючі системи димовідводу та газоочищення навряд чи впораються з новими параметрами газів, що відходять.

У ситуації, що склалася напрошується два технічних рішення:

- Застосування системи регенерації тепла димових газів з використанням пальників працюють на підігрітому до 900С повітрі.

Система дозволяє скоротити на 25-30% витрати палива та знизити температуру димових газів до 200 - 260С.

Останній факт істотно полегшить роботу системи пиловловлювання та значно скоротить викиди шкідливих речовин в навколишнє середовище.

- Використання збагаченого киснем дуття (до30% О2), що дозволить істотно підвищити температуру факела при одночасному зниженні кількості газів, що відходять, зменшення кількості повітря на їх розведення для зниження температури перед рукавними фільтрами. В даний час, у зв'язку з появою високопродуктивних кисневих станцій на молекулярних ситах, або використання рідкого кисню це рішення стає реальністю.

ВИСНОВКИ

В умовах все зростаючого дефіциту сировини для виплавки високоякісних вторинних алюмінієвих сплавів впровадження раціональних схем підготовки та металургійної переробки брухту алюмінію, що підвищує вилучення та якість металу є актуальним завданням.

До найбільш прийнятним, з точки зору мінімізації інвестицій, є наступні заходи:

- Використання раціональних схем переробки алюмінієвих шлаків, що дозволяють повертати у виробництво захоплений при вигріб шлаку з печі метал і скорочують окислення металу при зберіганні шлаків на складі;

- Придбання установок дроблення і сепарації алюмінієвого лому;

- Впровадження передових технологій рафінування алюмінієвих сплавів з мета скорочення витрат активних флюсів та підвищення якості металів за змістом неметалічних включень і водню;

- Застосування сучасних систем регенерації тепла відхідних газів з мета підігріву повітря надходить на горіння до 900С з одночасним зниженням температури газів, що відходять до 200 - 260С;

- Використання дуття збагаченого киснем для підвищення тепловіддачі факела в плавильних печах.

5. ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ

Право на безпечну працю є одним з основних прав робітників, яке гарантується Конституцією Російської Федерації. Під охороною праці відповідно до "Основ законодавства РФ про охорону праці" розуміється "система забезпечення безпеки життя і здоров'я працівників у процесі трудової діяльності, що включає правові, соціально - економічні, організаційно - технічні, лікувально - профілактичні, реабілітаційні та інші заходи". Розглянемо основні положення щодо організації цієї роботи.

5.1 Санітарно-гігієнічні характеристики умов праці

Виділяються в атмосферу корпусу газоподібні речовини впливають на обслуговуючий персонал і створюють можливість професійного захворювання. Тому зміст таких сполук в атмосфері робочої зони суворо лімітований, а їх гранично допустимі концентрації наведені нижче:

Істотний вплив на умови праці в корпусах надає виділення тепла від електролізерів, в результаті чого в літній період температура на робочих місцях, особливо в одноповерхових корпусах і при багаторядному розташуванні ванн, не рідко перевищує 50 0 С, а взимку практично не відрізняється від зовнішньої температури внаслідок великого повітрообміну.

Вологість повітря на робочих місцях визначається вологістю зовнішнього повітря.

Окремі технологічні та ремонтні операції, що проводяться в цеху, супроводжуються значним шумом, який впливає на органи слуху і на організм в цілому.

Виконання деяких операцій (робота на самохідних машинах з обслуговування ванн, при використанні переносних машин по забиванні штирів на ваннах з БТ, пневмоінструменту та ін) пов'язана з впливом вібрації на робітника. Ці фактори не є постійно діючими і при нормальному стані техніки і технології не перевищують допустимих норм.

Характерна особливість електролітичного виробництва алюмінію - термічний вплив і, як наслідок, опіків тіла людини. Опіки можливі при розпліскування розплаву з ванни під впливом газів, що виділяються, при роботі з виливання і переливці рідкого металу, при зіткненні з розжареним частинами технологічного обладнання та інструменту і пр.

Використання значних кількостей різних хімічних речовин не виключає можливість отруєння організму працюючих та отримання професійного захворювання.

Переміщення великої кількості сировини, інструменту, готової продукції та відходів виробництва, що виконується за допомогою різних підйомних і транспортних пристроїв, пов'язане з потенційною небезпекою ненавмисного наїзду на людину, перекидання, обриву і падіння вантажу, що також становить небезпеку для здоров'я.

Найбільш небезпечним виробничим фактором у корпусі є можливість ураження людини електричним струмом, так як практично всі частини електролізера мають значний потенціал (до 850 В) по відношенню до землі або заземленою предметів. Крім технологічної електроенергії в корпусі є лінії змінного струму, від яких живляться різні транспортні машини (крани, МНП), а також мережі, обслуговуючі електродвигуни, встановлені на електролізерах. Тому при порушеннях правил електробезпеки завжди є можливість ураження людини електричним струмом. Крім того, в цеху експлуатуються велика кількість трубопроводів, що перебувають під тиском, застосовуються балони із зрідженими газами, що також може стати джерелом травматизму.

Незважаючи на вживані заходи щодо поліпшення умов праці у працівників електролізних цехів, в окремих випадках виникають професійні захворювання, і основною з них є флюороз, який викликається відкладенням солей фтору у кістках. Найбільш часто флюороз виражається у поразці суглобів, шлунково-кишкового тракту, зубів і печінки. У робітників, які тривалий час контактують з пеком, можуть виникнути різні шкірні захворювання. Постійне вдосконалення техніки і технології виробництва алюмінію призводить до зниження ризику професійного захворювання.

5.2 Електробезпека

Розглянемо основні питання електробезпеки в цехах електролізу. Як вже було сказано вище, едектролізи з'єднуються послідовно у великі групи - (серії) та і підключаються до кремнієвої перетворювальної підстанції (КПП). Число ванн на серії залежить від конструкції електролізера і величини напруги, що може забезпечити КПП, і досягає 200 шт. Всі конструктивні інструменти електролізерів надійно ізольовані від землі і заземлених конструкцій. Але проведення технологічних операцій з обслуговування ванн призводить до повним або частковим замикань ванн на землю і виникнення струмів витоку, які можуть досягати значних величин. Точки витоку проходять по підземних спорудах (трубопроводи, залізобетонні конструкції, оболонки кабелів тощо), їх вихід у вологий грунт супроводжується електрохімічної корозією, яка руйнує вищевказані споруди і сприяє виникненню аварій. Порушення ізоляції електролізерів призводить до того, що одночасний дотик до конструкцій, що знаходяться під протіканням електричного струму через тіло людини. Сила струму вище 0,1 А є смертельною для людини, і тому безпечним вважається напруга не більше 36 В, а в деяких випадках (робота всередині металевих судин тощо) допускається застосуванням напруги не більше 12 В.

Обличчя не електротехнічних спеціальностей можуть обслуговувати електрифіковані пристрої (верстати, переносні прилади та інструменти та ін) тільки після виробничого інструктажу, в тому числі з електробезпеки.

Для захисту персоналу від ураження електричним струмом, що протікає по електролізера, передбачаються різні заходи.

Електрична ізоляція. Електролізні корпусу уявляю собою складні інженерні споруди, і необхідність захисту людей від ураження електричним струмом зумовлює необхідність розробки безлічі ізоляційних вузлів. Складність полягає в тому, що доводиться ізолювати від землі багатотонні будівельні конструкції.

Особливу небезпеку становить поява потенціалів землі на конструкціях шинного каналу в одноповерхових корпусах при виконанні таких операцій, як чищення каналів від пилу, зварювальні роботи при капітальному та поточному ремонтах катодних кожухів і ошиновки.

Сталеві вентиляційні грати, які розташовуються уздовж корпусів, укладаються на ізоляційні прокладки. Катодні кожухи і ошиновка встановлюються на конструкції з прокладками з електроізоляційного матеріалу - найчастіше азбоцементу. Електролізери від стін встановлюють на відстані не менше 4 м, а між рядами електролізерів відстань повинна бути не менше 7 м. Металеві перекриття шинних каналів (ріфленкі) кріплять одним кінцем до катодного кожуха, і тому вони перебувають під потенціалом ванни. Трубопроводи і газоходи встановлюють у корпусі на висоті більше 3,5 м, і всі трубопроводи і газоходи повинні мати електроізоляційні вставки через кожні 40 м, а газоходи кожної ванни з'єднуються із загальним газоходом через електроізоляційну вставку.

Розділові трансформатори. Харчування електродвигунів, встановлених на конструкціях електролізера (механізми підйому анодів, анодних рам і штор), здійснюється через розділові трансформатори, у яких вторинна обмотка не заземлена. Це дозволяє виключити потрапляння постійного струму в мережу змінного струму, що могло б призвести до важких аварій в живильних трансформаторах. Тому такі розділові трансформатори встановлюються на два ступені: забезпечують споживачів в корпусі напругою 380/220 В, а трансформатори другого ступеня - безпосередньо в корпусі і до них підключаються 4-8 електролізерів. При необхідності проведення ремонтних робіт на електролізерах зварювальні трансформатори та іншої електрифікований інструмент підключається через ці ж розділові трансформатори. У системах АСУТП змонтовані пристрої, що дозволяють фіксувати погіршення електроізоляції між обмоткою двигуна і мережею постійного струму.

Вантажопідйомні механізми мостових кранів (гаки, штанги, механізми на комплексних кранах) повинні мати потрійну ізоляцію від моста крана, що переміщується по не ізольованим від землі підкранових колій - рейки, візки ізолюються від моста крана. Механізми, встановлені на візки, ізолюють від її корпуса, і гак ізолюють від обойми. Кожна ступінь ізоляції повинна мати опір не менше 1,5 МОм, змінене переносним мегомметром напругою 1000 В.

У процесі експлуатації ізоляція періодично очищається від пилу і бруду і її стан контролюється електрослужби.

5.3 Техніка безпеки при обслуговуванні електролізерів

Персоналу необхідно знати, що обслуговування ванн повинно проводитися в справному спецодязі і валянках, а роботи, пов'язані з розплавом (пробивання кірки, подгартиваніе глинозему, гасіння анодних ефектів, виливання металу, переплавлення холодного металу тощо) повинні виконуватися в опущеній на обличчя і надійно закріпленої капелюсі з захисними окулярами. Всі роботи в корпусі ведуться в респіраторі.

Випал і пуск електролізерів. Залежно від способу пуску електролізерів (нових чи після капітального ремонту), їх типу (БТ, ВТ, ОА) і способу та способу випалу умови і безпеки праці в корпусі мають свої особливості. При пуску нових серій з СОА головною особливістю є різко підвищена загазованість погонами пеку, що утворюється при формуванні анодів. Обсяг робіт при пуску нових серій завжди більше, а умови праці завжди гірше, ніж при пуску ванн після капітального ремонту.

Перед пуском електролізери ретельно перевіряються усіма фахівцями цеху - технологами, механіками і електриками. Простір навколо електролізера і шинні канали очищаються від сторонніх предметів та сміття, готуються необхідний технологічний інструмент, сировину і метали, потреба в яких може виникнути в період випалу і пуску (азбест, ізоляційні прокладки, оборотний електроліт, фториди та ін.)

Часто контроль над розподілом струму по подині здійснюють шляхом визначення величини струму, поточного по блюмсам, для чого відкривають ріфленкі. Проводити такі виміри можна лише під наглядом технологічного персоналу; після вимірів шинні канали повинні бути закриті, так як санітарно-гігієнічні умови праці в цей період дуже важкі, що підвищує ймовірність травматизму.

При пуску заливати метал і електроліт у ванну значно простіше, тому що не потрібно формувати новий анод. Пуск таких ванн не відрізняється від пуску нових ванн, але Подина і анод під час пуску на рідкому металі, особливо в зимовий час, повинні бути прогріті з метою видалення вологи та запобігання вибухів. У процесі пуску ванна повинна бути обгороджена, і весь персонал, що не бере участь в операціях з пуску, повинен бути видалений за огорожі.

У післяпускових період заходи безпеки не відрізняються від вимог для нормально працюючих ванн.

Пробивання корки електроліту є однією з основних операцій з обробки ванни. Залежно від типу електролізера для виконання цієї операції застосовуються ті чи інші машини.

Основна небезпека при виконанні цих операцій полягає у впливі на людину високої температури, а також можливості опіків в результаті викиду електроліту. Як показує практика, в ході цих операцій відбуваються нещасні випадки через наїзд машин на людей. Тому виконувати ці операції необхідно максимально уважно і обережно.

При зніманні з поверхні електроліту скопилася піни необхідно користуватися прогрітим інструментом, а при оплесківаніі шумівкою бічній поверхні анода слід перебувати збоку від оплесківаемого місця.

Харчування ванн сировиною проводиться різними способами і з застосуванням різних машин. При перевезенні глинозему в машинах типу МРС або їм подібних необхідно бути уважним, щоб не збити людей, так як швидкість машин досить висока; за 5 м. перед проїздами, поворотами й обгону людей і транспорту необхідно подати звуковий сигнал.

Сировина на кірку слід засипати тільки при передньому ході машини, рух заднім ходом допускається тільки при розворотах, в'їзді і виїзді з-під силосу чи стоянки.

Свіжий глинозем або іншу сировину не слід завантажувати на відкриту поверхню електроліту, тому що сировина може містити вологу або бути холодним, що може призвести до вибуху. Засипати свіжий глинозем необхідно на попередньо прикриту поверхню старим глиноземом, опустивши тічку якомога ближче до кірці щоб уникнути цвітіння.

Харчування ванн фторидами проводиться найчастіше вручну за індивідуальним графіком. У ході цих операцій слід пам'ятати, що фториди можуть містити від 0,6 до 6,0% вологи, і тому необхідно їх надійно прогріти до подачі в розплав. Фториди слід засипати на кірку електроліту і присипати зверху глиноземом, що значною мірою запобігає сублімацію і втрати трифториду алюмінію.

Переплавлення оборотного електроліту і "козлів". Для підтримки оптимальних технологічних параметрів, а також для підвищення техніко-економічних показників у ваннах переплавляють твердий алюміній у вигляді чушок або відходів лінійного виробництва. Однією з поширених операцій є переплавлення ізвінченних з демонтованої ванни безформних плит (козлів), що містять алюміній і електроліт. Витягнуті з подини після її охолодження водою "козли" містять вологу, і тому їх переплавлення вимагає дотримання особливих пересторог. Переплавлення "козлів" здійснюється лише з боку середнього проходу корпусу і з застосуванням спеціальної підставки, яка надає "козлу" похиле положення. Підставка підвозиться краном і встановлюється передніми ногами на борт ванни. Потім підвозиться "цап" і обережно опускається на кірку електроліту для просушування і підігріву протягом зміни. Далі мостовим краном "козел" обережно опускається в розчищений від кірки електроліт до його зіткнення з подини, тулиться до підставки і надійно закріплюється на ній. Після оплавлення нижній частині "козел" опускається нижче і знову закріплюється на підставці. Електролізер, на якому плавиться "козел", повинна бути обгороджена, і повинні бути виставлені попереджувальні плакати.

Переплавлення відходів ливарного виробництва проводиться у ванні після їх прогріву на борту ванни або на шкірці електроліту. При переплавки відходів на ваннах з ОА доцільно зняти один анод.

Чистка шинних каналів може виконуватися тільки з письмового дозволу майстра зміни і після проведення вимірів напруги між днищем, стінками і арматурою шинного каналу і струмоведучими шинами, результати яких заносяться в спеціальний журнал. Чистку каналу можна починати при наявності напруги не вище 36 В, в іншому випадку необхідно ізолювати небезпечні місця деревом, гумовими килимками та ін Безпосередньо чистку каналів веде бригада в складі не менше двох осіб, причому найбільш досвідчений електролізнік призначається виконавцем робіт - спостерігає - і відповідає за дотримання членами бригади заходів безпеки. Необхідно пам'ятати, що під шаром пилу може виявитися оголена арматура. Забороняється чистити канали на ваннах, які можуть дати текти розплаву в шинний канал.

Виливання металу з ванни проводиться за допомогою вакуум-ковша, в якому створюється розрідження (450-600 мм ртутного стовпа) при його підключенні до вакуум-лінії або ежектора. Кількість виливається металу задається старшим майстром корпусу на основі замірів рівня металу у ванні. Виливання з ванн, розташованих в корпусі поздовжньо, здійснюється з боку середнього проходу корпусу, як правило, 1 раз на дві доби; на ваннах великої потужності при поперечному їх розташуванні в корпусі виливу проводиться щодня у торці ванни.

Перед виливання ванна відключається від АСУТП, вимірюються рівні металу і електроліту, і 5-10 хв. до виливання очищається льотка для установки вакуум-носка, шматки кірки підтягуються до борту, а з поверхні електроліту ретельно знімається піна. Виливання металу виконує вилівщік, який проходить спеціальний інструктаж з правил безпеки. Електролізнік в процесі виливання стежить за зміною напруги і, опускаючи анод, підтримує його на заданому рівні, не допускаючи збільшення більш ніж на 0,2 В. Після закінчення виливання льотка закривається глиноземом. При проведенні цієї операції ніякі інші роботи на ванні не виконуються, а сторонні особи віддаляються від ванн.

6. Графічна частина

6.1 Схема. Отримання кріоліту флотацією вугільної піни

Вугільна піна

Дроблення

Подрібнення

Класифікація

Піски Пульпа

Основна флотація

Концентрат Хвости

Перечістная флотація Контрольна флотація


Концентрат Хвости Промпродукт-2


Згущення На шламовое полі


Фільтрація Промпродукт-1


Сушіння

Флотаційний кріоліт


Рис.1 - Схема. Отримання кріоліту флотацією вугільної піни

6.2 Схема. Механічна флотаційна машина


Рис. 2. - Схема механічної флотаційної машини

1 - засмоктуваний повітря;

2 - мінералізована піна;

4 - мішалка - імпеллера;

5 - зливний отвір.

ЛІТЕРАТУРА

  1. Борісоглевскій Ю.В., Галевскій Г.В., Кулагін Н.М., Мінціс М.Я., Сіратзутдінов Г.А., «Металургія алюмінію». М.: Металургія, 1999.

  2. Бєляєв А.І. «Металургія легких металів», М.: Металургія, 1978.

  3. «Кольорові метали» журнал № 5, 1996.

  4. Багров Н.М., Трофимов Г.А., Андрієм В.В. «Основи галузевих технологій: навчальний посібник» СПБ. Видавництво СПбГУЕФ 2006.

  5. Матюнін В.М. Карпман М.Г., Фетисов Г.П. Матеріалознавство і технологія металів, 2002.

  6. Д. Парфьонов «Обробка кольорових металів: боротьба протиріч» - видання Аналітичного центру «Національна металургія» 2004.

  7. Уткін Н.В. «Кольорова металургія» - підручник для ВНЗ за фахом «Металургія кольорових металів» Челябінськ 1988.

  8. Матеріали міжнародної конференції: «Металургія легких металів на рубежі століть. Сучасний стан та стратегія розвитку », 3-6 вересня 2001.

  9. За матеріалами семінару «Рециклінг АЛЮМІНІЮ» опубл. У журналі «Металі постачання та збут» № 4, с.88 - 91.

  10. В. Федоров. Вторинний алюміній важлива сировина XXI століття! Журнал Вторинні ресурси № 4-5, с.58-59

  1. 13. Ю.П. Купряков. Шахтна плавка вторинної сировини кольорових металів, Москва. ЦНІІцветметекономікі та інформації. 1995.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Контрольна робота
159.8кб. | скачати


Схожі роботи:
Виробництво алюмінію кольорових металів 2
Виробництво алюмінію кольорових металів 4
Руди кольорових металів
Економічні основи видобутку кольорових металів
Товарознавча характеристика кольорових металів і виробів з них
Технологія монтажу трубопроводів з кольорових металів і їх сплавів
Виробництво алюмінію 2
Виробництво алюмінію
Пружна і пластична деформація металів Способи обробки металів тиском
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru