Effect of the anode paste composition of a self-baking anode on the performance of electrolytic aluminum production

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

The present study aims to analyze the effect of the coke type (petroleum, pitch) in the composition of an anode paste for a self-baking anode on electrolysis indicators. We collected production data from operating S-8B(M) electrolytic cells with Soderberg anodes in the period from June to October 2024, including 172 and 186 electrolytic cells installed in Series 1 in Series 2, respectively. The yield of coal foam is higher in electrolytic cells with petroleum coke anodes: 15.9 kg per 1 electrolytic cell versus 8.4 kg in cells with anodes based on pitch coke paste. During the studied period, the specific power consumption for a series of cells operating with petroleum coke paste was 15,393 kWh/t Al versus 15,341 kWh/t Al. The consumption of petroleum coke anode paste per 1 electrolytic cell is 1.82 t higher than that of cells operating on pitch coke at an anode combustion rate of 1.5 and 1.47 cm/day, respectively. The anode pin rearrangement performed during the research period revealed 285 technological viola tions, e.g., pitch leaks and gassing, for petroleum coke anodes as compared to 121 violations for another coke type. A comparative analysis of the data collected during the maintenance of electrolytic cells with Soderberg anodes proved pitch coke anodes to have the lowest carbon foam yield, specific power and anode paste consumption, and anode combustion rate. Thus, using pitch coke in the anode paste for self-baking anodes of electrolytic cells can enhance the efficiency of aluminum production.

Авторлар туралы

N. Nemchinova

Irkutsk National Research Technical University

Email: ninavn@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9895-1709

E. Tkach

Irkutsk National Research Technical University

Email: djon-ds@mail.ru

A. Tyutrin

Irkutsk National Research Technical University

Email: an.tu@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-9983-2680

S. Belskii

Irkutsk National Research Technical University

Email: bss@istu.edu
ORCID iD: 0009-0009-3171-7446

Әдебиет тізімі

  1. Dudin M.N., Voykova N.A., Frolova E.E., Artemieva J.A., Rusakova E.P., Abashidze A.H. Modern trends and challenges of development of global aluminum industry // Metalurgija. 2017. Vol. 56. No. 1-2. P. 255–258. EDN: XDPBLL.
  2. Горланов Е.С., Бричкин В.Н., Поляков А.А. Электролитическое производство алюминия. Обзор. Часть 1. Традиционные направления развития // Цветные металлы. 2020. № 2. С. 36–41. https://doi.org/10.17580/tsm.2020.02.04. EDN: UTKUVO.
  3. Корнеев С.И. Алюминиевая промышленность Китая и перспективы мировой алюминиевой индустрии // Цветные металлы. 2021. № 4. С. 5–11. https://doi.org/10.17580/tsm.2021.04.01. EDN: NLIPVD.
  4. Сизяков В.М., Поляков П.В., Бажин В.Ю. Современные тенденции и стратегические задачи в области производства алюминия и его сплавов в России // Цветные металлы. 2022. № 7. С. 16–23. EDN: QRECGA.
  5. Zhaowen Wang, Bingliang Gao, Zhongning Shi, Xianwei Hu, Fengguo Liu, Wenju Tao, Youjian Yang Проблемы и технические решения в развитии китайской промышленности первичного алюминия // Цветные металлы и минералы – 2024: сб. тез. докл. XII Междунар. конгр. (г. Красноярск, 9–13 сентября 2024 г.). Красноярск: Научно-инновационный центр, 2024. P. 2–11. EDN: CDPJHW.
  6. Agnihotri A. Пути развития индийской алюминиевой промышленности // Цветные металлы и минералы – 2024: сб. тез. докл. XII Междунар. конгр. (г. Красноярск, 9–13 сентября 2024 г.). Красноярск: Научно-инновационный центр, 2024. P. 12–2418. EDN: BJDQYW.
  7. Горланов Е.С., Кавалла Р., Поляков А.А. Электролитическое производство алюминия. Обзор. Часть 2. Пер спективные направления развития // Цветные металлы. 2020. № 10. С. 42–49. https://doi.org/10.17580/tsm.2020.10.06. EDN: JBGFQY.
  8. Виноградов А.М., Пинаев А.А., Виноградов Д.А., Пузин А.В., Шадрин В.Г., Зорько Н.В.. Повышение эф фективности укрытия электролизеров Содерберга // Известия вузов. Цветная металлургия. 2017. № 1. C. 19–30. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2017-1-19-30. EDN: XWTXTX.
  9. Пузанов И.И., Волохов И.Н., Быков Р.Ю., Муравьев С.А. Пуск РА-400 на Тайшетском алюминиевом заводе // Цветные металлы и минералы – 2024: сб. тез. докл. XII Междунар. конгр. (г. Красноярск, 9–13 сентября 2024 г.). Красноярск: Научно-инновационный центр, 2024. P. 213–218. EDN: ZZCDFB.
  10. Горланов Е.С., Сизяков В.М., Шариков Ф.Ю., Спекторук А.А., Бутакова Т.В. Проблемы и решения защиты углеграфитовых электродов // iPolytech Journal. 2024. Т. 28. № 3. С. 513–537. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2024-3-513-537. EDN: AEDFQP.
  11. Shoppert A., Valeev D., Loginova I. Novel method of bauxite treatment using electroreductive Bayer process // Metals. 2023. Vol. 13. Iss. 9. Р. 1502. https://doi.org/10.3390/met13091502.
  12. Пинаев А.А., Радионов Е.Ю., Орлов И.А., Немчинова Н.В. Изучение особенностей магнитогидродинамики электролизёров С-8БМ (С-8Б) при модернизации алюминиевых заводов // iPolytech Journal. 2024. Т. 28. № 1. С. 162–177. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2024-1-162-177. EDN: XHFGYC.
  13. Mann V., Buzunov V., Pingin V., Zherdev A., Grigoriev V. Environmental aspects of UC RUSAL’s aluminum smelters sustainable development // Light Metals. The Minerals, Metals and Materials Series / eds. C. Chesonis. Cham: Springer, 2019. P. 553–563. https://doi.org/10.1007/978-3-030-05864-7_70. EDN: SIHUYY.
  14. Фризоргер В.К., Гильдебрандт Э.М., Вершинина Е.П. Мониторинг показателей работы алюминиеивых электролизеров с анодом Содерберга // Известия вузов. Цветная металлургия. 2013. № 4. С. 11–14. EDN: QZRKFB.
  15. Бурдонов А.Е., Зелинская Е.В., Гавриленко Л.В., Гавриленко А.А. Изучение вещественного состава глино-земсодержащего материала алюминиевых электролизеров для использования в технологии первичного алюминия // Цветные металлы. 2018. № 3. С. 32–38. https://doi.org/10.17580/tsm.2018.03.05. EDN: YUCHKI.
  16. Grjotheim K. Introduction to aluminium electrolysis: understanding the Hall-Héroult process. Introduction to aluminium electrolysis. Düsseldorf: Aluminium-Verlag, 1993. 260 с.
  17. Thonstad J. Aluminium electrolysis: fundamentals of the Hall Héroult process. Aluminium electrolysis. Düsseldorf: Aluminium-Verlag, 2001. 359 с.
  18. Ветюков М.М., Цыплаков А.М., Школьников С.Н. Металлургия алюминия и магния. М.: Металлургия, 1987. 320 с. 19. Чалых В.И., Немчинова Н.В., Аюшин Б.И., Богданов Ю.В. Технико-экономическое сравнение электролизе- ров с обожженными анодами и самообжигающимися анодами и верхним токоподводом // Известия вузов. Цветная металлургия. 2005. № 2. С. 21–26. EDN: JVUCFH.
  19. Янко Э.А. Аноды алюминиевых электролизеров. М.: Руда и металлы, 2001. 671 с.
  20. Гильдебрандт Э.М., Вершинина Е.П., Фризоргер В.К. Качество анодной массы в технологии электролиза алюминия с анодом Содерберга // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2014. № 1. С. 17–20. EDN: RYLGUB.
  21. Сидоров О.Ф., Селезнёв А.Н. Перспективы производства и совершенствования потребительских свойств каменноугольных электродных пеков // Российский химический журнал. 2006. Т. 50. № 1. С. 16–24. EDN: GZQCPJ.
  22. Ткач Е.А., Немчинова Н.В. Влияние коксопековой композиции на качество анодов Содерберга в алюминиевом производстве // Перспективы развития, совершенствования и автоматизации высокотехнологичных производств: материалы XV Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (г. Иркутск, 23–24 апреля 2025 г.). Иркутск: ИРНИТУ, 2025. С. 117–122. EDN: OSNOOR.
  23. Аншиц А.Г., Куртеева Л.И., Цыганова С.И., Суздорф А.Р., Аншиц Н.Н., Морозов С.В. Сравнительная оценка эмиссии канцерогенных веществ при использовании средне- и высокотемпературных пеков в производстве алюминия в электролизерах Содерберга // Химия в интересах устойчивого развития. 2001. № 9. С. 345–352.
  24. Таскина А.В., Немчинова Н.В. Аттестация стандартных образцов предприятия углеродных материалов, используемых для получения первичного алюминия // Молодежный вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. № 4. С. 82–88. EDN: MMVTKS.
  25. Немчинова Н.В., Таскина А.В. Разработка методики определения примесей в углеродных материалах, ис- пользуемых в производстве первичного алюминия // Интеграция науки, образования и производства – основа реализации Плана нации (Сагиновские чтения № 12): тр. Междунар. науч.-практ. online-конф. (г. Караганда, 18–19 июня 2020 г.). Караганда: КарГТУ им. Абылкаса Сагинова, 2020. Ч. 2. С. 156–158.
  26. Foosnæs T., Naterstad T., Bruheim M., Grjotheim K. Anode dusting in Hall-Heroult cells // Essential Readings in Light Metals: Electrode Technology for Aluminum Production / eds. A. Tomsett, J. Johnson. 2016. Vol. 4. P. 633 642. https://doi.org/10.1002/9781118647745.ch83.
  27. Белоусова Н.В., Шарыпов Н.А., Шахрай С.Г., Безруких А.И. Угольная пена в алюминиевом электролизере: проблемы и некоторые пути их решения // Цветные металлы. 2017. № 8. С. 43–49. https://doi.org/10.17580/tsm.2017.08.06. EDN: ZIBLAJ.
  28. Bugnion L., Fischer J.-C. Еffect of carbon dust on the electrical resistivity of cryolite bath // Light Metals / eds. E. Wiliams. Cham: Springer, 2016. Vol. 92. No. 1-2. P. 587–591. https://doi.org/10.1007/978-3-319-482514_99.
  29. Sadler B., Welch B. Reducing carbon dust? — Needs and possible directions // 9th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference and Workshops. Terrigal, 2007. P. 1–14.
  30. Perruchoud R.C., Hulse K.L., Fischer W.K., Schmidt-Hatting W. Dust generation and accumulation for changing anode quality and cell parameters // Light Metals / eds. A. Tomsett, J. Johnson. 1999. P. 649–656. https://doi.org/10.1002/9781118647745.ch85.
  31. Gudmundsson H. Anode dusting from a potroom perspective at Nordural and correlation with anode properties // Essential Readings in Light Metals / eds. A. Tomsett, J. Johnson. Cham: Springer, 2011. P. 657–662. https://doi.org/10.1007/978-3-319-48200-2_86.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».