ФОРМИРОВАНИЕ ГАРНИСАЖА И НАСТЫЛИ В АЛЮМИНИЕВОМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ

摘要

Проведено экспериментальное исследование динамического поведения (образования/растворения) гарнисажа и настыли в зависимости от температуры перегрева электролита, теплового сопротивления материала футеровки и состава криолит-глиноземного электролита с использованием модельной установки, имитирующей реальные условия электролитического получения алюминия. В переднюю стенку корпуса установки было вмонтировано окно, позволяющее менять материал футеровки. Формирование гарнисажа и настыли происходит за счет теплового потока, создаваемого вследствие разности температур электролита и стенок электролизера. Криолитовое отношение электролита (КО) варьировали в интервале 2,1-2,5. Концентрация глинозема в электролите не превышала 4,5 мас.%. Изменение формы рабочего пространства в электролизере в течение электролиза определяли по толщине образующихся гарнисажа и настыли. Активное формирование гарнисажа в экспериментальной ячейке начинается при перегреве 3-4 град. Показано, что при снижении теплового сопротивления материала футеровки с 16 до 14 м~2/Вт при одной и той же температуре перегрева образуется гарнисаж с большей толщиной, однако при сформированном гарнисаже уменьшение теплового сопротивления практически не сказывается на его толщине. Так же как и в промышленном электролизере, профиль гарнисаж-настыль, сформированный в экспериментальной ячейке, можно условно разделить на три зоны: настыль; гарнисаж на границе металл/электролит; гарнисаж. Динамическое поведение гарнисажа отличается от поведения настыли: при более высоком КО электролита толщина образующегося гарнисажа больше, а настыли - меньше. Химический анализ компонентов в образцах сухой выбойки показал, что КО и концентрации Аl_2O_3 возрастают по высоте ячейки сверху вниз. Сделан вывод о том, что гарнисаж имеет гетерогенный состав, зависящий от состава электролита и скорости охлаждения.