автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Исследование энергетического состояния и разработка способа управления тепловым режимом электролизеров большой единичной мощности

На правах рукописи

Сысоев Иван Алексеевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И РАЗРАБОТКА СПОСОБА УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ БОЛЬШОЙ ЕДИНИЧНОЙ МОЩНОСТИ

Специальность 05 16 02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□03059422

Иркутск - 2007

003059422

Работа выполнена в ОАО «Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности»

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Зельберг Борис Ильич

доктор технических наук, профессор Баранов Анатолий Никитич

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Черняховский Леонид Владимирович

Ведущая организация

«Иркутский алюминиевый завод»

Защита состоится «14» июня 2007 года в 10-00 ч на заседании диссертационного совета Д212 073 02 при Иркутском государственном техническом университете по адресу 664074, г Иркутск, ул Лермонтова, 83

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИрГТУ и ОАО «СибВАМИ»

Автореферат разослан «8» мая 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор

СаловВ М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Вновь строящиеся корпуса алюминиевых заводов, как в России, так и за рубежом, оснащаются электролизерами большой мощности с предварите тыго обожженными анодами Использование систем автоматического питания глиноземом, эффективного укрытия и «сухой» газоочистки, а также системы автоматического управления процессом электролиза, позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с технологией Содерберга

- повышения съема металла с 1м2 производственной площади и, как следствие, снижения удельных капитальных затрат и сроков окупаемости при создании нового алюминиевого производства,

- у меиынения затрат электроэнергии,

- снижения трудозатрат,

- уменьшения удельного расхода углерода,

- снижения выбросов в атмосферу фтористых соединений, ароматических углеводородов и пыли

Многими мировыми компаниями принята стратегия строительства новых производственных мощностей с установкой электролизеров с обожженными анодами на силу тока ЗООкА и выше, а также по интенсификации существующего производства путем увеличения силы тока С повышением плотности тока увеличивается приход тепла от электроэнергии и возникает необходимость создания условий рационального распределения теплопотерь, обеспечивающих снижение удельного расхода электроэнергии, создания оптимальной формы рабочего пространства, снижения температуры конструктивных элементов катодного кожуха и т д

Таким образом, актуальным является применение современных подходов к анализу энергетического состояния мощных электролизеров для получения алюминия с обожженными анодами

Цель работы. Изучение энергетического состояния и оптимизация теплового режима мощных электролизеров с обожженными анодами для улучшения их гехнико-экономическич показателей

Методы исследования. Исследование энергетического состояния электролизеров проведено с применением математического моделирования при параллельном проведении инструментатгьных измерений на электролизерах опытно-промышленного участка Уральского алюминиевого завода Обработка результатов испытаний и моделирование, выполнялись с использованием современных программных комплексов инженерного анализа CAD/CAE систем Autodesk Inventor® и ANSYS-Multiphysics® Исследования энергетического состояния проведены по методикам, разработанным для электролизеров с обожженными анодами Измерения структуры температур электролита, ликвидуса и перегрева проводились системой «Cry-O-Therm» фирмы «Heraeus Electro-Nite» методом дифференциального термического анализа Измерение температур теплоотдающих поверхностей производились инфрактрасным пирометром «Termoporat 64+» и контактным термометром с

измерительным прибором ТК-5 01 Для оценки достоверности полученных результатов использованы методы статистического анализа

Научная новизна. Разработан метод построения трехмерной модели электролизера, совмещающий в себе расчет энергетического состояния электролизера с элементами классической методики

Разработана методика изучения влияния технологических факторов анодных эффектов, выливки металла, перестановки анодов, режима работы систем автоматического питания глиноземом, на структуру температур (рабочую, ликвидуса и перегрева) электролита

Выявлены зависимости изменения рабочей температуры и перегрева от величины напряжения на мощных электролизерах с обожженными анодами

Выведена эмпирическая формула определения темпера гуры ликвидуса на основе данных о химическом составе криолит-глиноземных расплавов

Разработан алгоритм и создана компьютерная программа управления энергетическим состоянием мощных электролизеров с обожженными анодами

Практическая ценность. Компьютерное моделирование электролизера наряду с проведением экспериментальных измерений позволили сопоставить результаты расчетов энергетического состояния при базовой силе тока ЗООкА и при увеличении ее на ЗОкА, наметить пути оптимизации энергетического состояния

Расчеты с использованием трехмерной математической модели электролизера ОА-ЗОО при увеличении силы тока на 50кА позволили провести исследования энергетического состояния при применении технических решений по «разутеплению» анодного устройства и интенсификации теплоотдачи от катодного кожуха

Соответствие расчетных и экспериментальных данных позволяет применять методику проведения расчетов методом моделирования для электролизеров других типов и коистрл кций

Проведены опытно-промышленные испытания программы управления энергетическим состоянием электролизера ОА-ЗОО при силе тока ЗЗОкА Получены положительные результаты внедрения

Результаты, представленные в диссертационной работе использованы при разработке технико-экономического обоснования строительства V серии Иркутского алюминиевого завода На защиту выносятся:

• новый метод построения (параметризация) трехмерной модели электролизера, совмещающий в себе расчет энергетического состояния электролизера с элементами классической методики

• методика изучения влияния технологических факторов на структуру температур (рабочую, ликвидуса и перегрева) электролизера с обожженными анодами,

• эмпирическая формула определения температуры ликвидуса на основе данных о химическом составе криолит-глиноземных расплавов,

• разработанный алгоритм и созданная компьютерная программа

управления энергетическим состоянием электролизера на силу тока ЗОО-ЗЗОкА

Апробации работы Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на III и IV региональных научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов алюминиевой промышленноеги (г Иркутск, 2005-2006 г г), XII международной конференции «Алюминий Сибири-2006» (г Красноярск), региональной научно-практической конференции «Перспективы развития технологии, экологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических производств» (ИрГТУ, г Иркутск, 2007г), металлургической секции НТС ОАО «СибВАМИ» (г Иркутск, 2007г), на заседании кафедры металлургии цветных металлов (ИрГТУ, г Иркутск, 2007г ) Публикации По материалам диссертации опубликовано 10 научных

работ

Структура п объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 123 источников и трех приложений Работа изложена на 120 страницах, содержит 55 рисунков и 23 таблицы

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении рассматривается необходимость применения современных подходов к анализу теплового состояния электролизера и обосновывается актуальность разработки новых методов управления его энергетическим режимом

В первой главе рассматривается зарубежный и отечественный опыт эксплуатации и технико-экономические показатели мощных электролизеров с обожженными анодами Выполнен анализ литературных данных о развитии и применении математического моделирования применительно к расчетам теплового и электрическот о полей электролизеров Кратко представлены теоретические аспекты расчета теплового потока от расплава к боковой поверхности катодного кожуха, подтверждающие первостепенное значение структуры температур электролита для энергетического режима работы алюминиевых электролизеров Представлен обзор распространенных методов определения температуры ликвидуса криолит-глиноземных расплавов Приведен обзор применяемых способов управления и оптимизации энергетического режима электролизера

На основе литературного обзора сформулированы цели и задачи проводимых исследований

Вторая глава посвящена разработке параметризированной трехмерной математической модели электролизера, совмещающей в себе новый способ расчета тепловыч и электрических нолей с элементами классической методики

Для моделирования энергетического состояния электролизеров ОА-ЗОО использовалась вычислительная система «ANSYS-Multiphysics»® При построении численных моделей применялись текстовые файлы или «макросы» -которые специально разрабатывались с использованием языка команд APDL (ANSYS Parametric Design Language) и Fortran-подобного языка

----—1-1------_1)

д | катодный ком.ух изнутри

г; катодный кожух снаружи

Рис. 1 Результаты расчета тепловых пешей электролизера ОА-ЗОО

Программирования и включающий в себя соответствующие команды, операторы и функции.

Адаптация и настройка численной модели проводилась по экспериментальным измеренным данным: форме рабочего пространства^ рабочему напряжению (£/р), падению напряжения в да дине (Д£/под) и анодном массиве (Д{У!Ш), и межщлюешму расстоянию и т.д.

Компьютерное моделирование энергетического состояния электролизера ОА-ЗОО (рис. ]) наряду с проведением экспериментальных измерений, позволили сопоставить расчетные значения энергетического баланса с экспериментальными данными при базовой силе тока и при увеличении ее на ЗОкА (табл. 1) и наметить пути оптимизации.

ж] оошнй вил со сгоронъ! осей симметрии

51 зддснарУДО

в) ФРГ]

г) изотерма катодной футеровки

Табл 1

Приход энергии Расчет Эксперимент

В кВт в% В кВт в%

1 Электроэнергия 3 923 1188 80 78 9 3 983 1206 82 79 2

1 1 Джоулево тепло, в т ч 2 107 638 42 42 4 2 224 673 87 44 2

-в анодном узле 0 341 103 32 69 0 386 116 96 77

-в электролите 1 535 465 11 30 9 1 594 482 98 317

-в катоде 0231 69 99 46 0 244 73 93 49

1 2 Теоретическое напряжение разложения А12Оз 1 190 360 57 23 9 1 190 360 57 23 7

1 3 Перенапряжение реакции * 0 621 188 29 12 5 0510 154 49 10 1

1 4 От анодных эффектов 0 005 1 52 0 1 0 005 1 52 0 1

2 Теплота сгорания анода 1 046 317 02 21 1 1 046 317 02 20 8

2 1 На образование С02 0 746 226 15 150 0 746 226 15 14 8

22 На образование СО 0 300 90 87 60 0 300 90 87 60

Всего приход энергии 4 970 1505 82 100 0 5 029 1523 83 100 0

Расход энергии Расчет Эксперимент

В кВт в% В кВт в%

1 Электрохимический процесс 2 746 832 08 55 3 2 746 832 08 54 6

2 Теплопотери с вылитым А1 0 117 35 60 24 0 117 35 58 23

3 Общие тепловые потери 2 106 638 14 42 4 2 166 656 17 43 1

3 1 Катодным кожухом, в т ч 1 130 342 29 22 7 1 191 360 81 23 7

-теплопотери днищем 0 141 42 60 2 8 0 172 " 51 99 34

-теплопотери блюмсами 0 155 46 99 3 1 0 162 49 21 32

-теплопотери фланц листом 0 052 15 84 1 1 0 065 19 57 1 3

-теплопотери верхней зоной 0 398 120 56 80 0 385 116 72 77

-теплопотери средней зоной 0 259 78 49 5 2 0 258 78 15 5 1

-теплопотери нижней зоной 0 125 37 82 25 0 149 45 16 30

3 2 Анодным узлом, в т ч 0 976 295 85 196 0 975 295 36 194

-унос тепла с газами ** - - - 0612 185 33 12 2

-конструктивные теплопотери - - - 0 363 Пюоз 72

Всего расход энергии 4 970 1505 82 100 0 5 029 1523 83 100 0

* - включая явление поляризации и деполяризации,

** - расчеты теплопотерь конструктивными элементами анодного устройства и с отходящими газами на основе трехмерной модели не проводились

Результаты тепловых расчетов основных характеристик электролизера при силе тока ЗОО-ЗЗОкА и сопоставление с экспериментально измеренными значениями представлены в табл 2 Расчеты показали, что при силе тока ЗЗОкА происходит значительное увеличение температур конструктивных элементов катодного кожу ха Для устранения негативных последствий повышения силы тока были проведены расчеты при увеличении объема газоотсоса от электролизера Целесообразность увеличения теплопотерь анодным устройством обоснована смещением изотермы солид\ с в верхнюю часть огнеупорного слоя футеровки, что позволяет снизить негативное влияние инфильтрации компонентов расплава в теплоизоляционные слои и снижает термическую нагрузку на подовые блоки Из табл 2 следует, что значения температур, полученные экспериментальными методами при силе тока 300 и ЗЗОкА остались без изменений Технологические параметры процесса электролиза при различных вариантах расчета не изменялись Таким образом, негативные последствия увеличения силы тока применительно к тепловому состоянию были успешно устранены

Табл 2

Сопоставление результатов теплового расчета основных характеристик модели электролизера ОА-ЗОО с экспериментальными значениями

Параметр Варианты расчетов

При силе тока 303 кА При силе тока 330 кА

мпр - меясдшолюсное расстояние, мм 50 45

г/т - выход по току, % * 94 94 94 94

¿и - температура электролита, °С 957 5 957 963 0 953

(,„п-температура верхнего пояса продольной стороны, °С 308 3 283,3 355 5 282 3

/сп п - температура среднего пояса продольной стороны, "С 265 5 262 8 296 1 219 9

1ш п п- температура нижнего пояса продольной стороны, °С 1179 125 3 127 0 103,6

<да - температура катодного кожуха на днище, °С 72 1 73,8 75 7 70 4

и а т - температура верхнего пояса торца, °С 361 5 352,4 444 9 282 3

т - температура среднего пояса торца. °С 201 7 150,6 235 8 173,4

/нпТ- температура нижнего пояса торца °С 847 94,2 94 3 88,8

/бл- температура блюмсов, °С 168 3 163,8 178 3 159,4

и>уД - удельный расход электроэнергии, кВт* ч/т А1 13584 13381 13777 13631

* - в числителе расчет, в знаменателе эксперимент

8

Расчеты с использованием трехмерной математической модели электролизера ОА-ЗОО при увеличении силы тока на 50кА позволили провести исследования энергетического состояния при применении технических решений по «разутеплению» анодного устройства и интенсификации теплоотдачи от катодного кожуха

На основании выполненых расчетов сделаны следующие выводы

- при «разутеплении» анодного устройства наибольшую эффективность могут иметь следующие мероприятия изменение грансостава глиноземной засыпки анодов с целью увеличения эффективной теплопроводности слоя, уменьшение высоты слоя глинозема на анодах, применение большего диаметра ниппелей (180мм) или увеличение их количества до 4-х Совместное применение таких технических решений с одной стороны обеспечивают значительное увеличение теплоотвода от анодного устройства, а с другой стороны - уменьшают электрическую нагрузку на аноды (снижают величину сопротивления контактов в анодах) Следует также отметить, что при повышении силы тока, интенсификация теплоотвода анодным узлом может практически полностью минимизировать увеличение тепловой нагрузки на бортовую футеровку и, таким образом, обеспечить достаточно надежный бортовой гарниссаж,

- применение принудительного охлаждения среднего и верхнего поясов катодного кожуха путем обдува сжатым воздухом приводит к снижению температуры элементов конструкции и увеличению толщины гарниссажа

Однако наибольший эффект при повышении токовой нагрузки на электролизере ОА-ЗОО возможен при одновременной реализации разработанных технических решений

В третьей главе представлена методика для определения влияния технологических факторов анодных эффектов, выливки металла, перестановки анодов, режима работы систем автоматической подачи глинозема с дозаторами различного типа, на структуру температур (рабочую, лржвидуса и перегрева) электролита Целью проведения исследований являлось определение оптимальных параметров ведения технологии электролиза по структуре температур электролита

Для проведения практических измерений структуры температур электролита, ликвидуса и перегрева на электролизерах ОА-ЗОО была использована система «Сгу-О-ТЬегт» фирмы «Негаеиэ Екс^о-КГПе» На рис 2-3 представлены термопары (зонды) системы и регистрирующий прибор «МиШ-ЬаЬ-2» Датчик «Сгу-О-ТЬегт» представляет собой зонд из калиброванной Р1-РН0%Мт термопары, заключенной в защитный У-образный кварцевый наконечник в керамическом корпусе, окруженном защитной картонной трубкой Температура ликвидус определяется системой методом дифференциального термического анализа посредством измерения термо-

эдс

Рис. 2. Термопара «Сгу-О-'Пюгт»

Рис. 3. Регистрирующий прибор «МиШ-ЬаЬ 2

В результате исследований выявлены зависимости изменения рабочей температуры (Т,,,.тй) и пероI рева электролита (Т»ь) от величины рабочего напряжения электрол и зеро в. Согласно полученным закономерностям (рис. 4):

Г^-та" 0,0792 ■ ди; -Т* = 0,0514- ДЦ

при увеличении напряжения на 100 мВ и течение суток температура электролита повышается на 7,9°С, величина перегрева повышается на 3,5°С. Согласно полученным закономерностям (рис. 5):

= 0,0924 ■ Д: Т8ц -0,035 Диуст,

при снижена® напряжения т 100 мВ в течение суток температуря электролите (Тал-™) снижается на 9,2°С, величина перегрева (Та,) снижается на 3,5"С.

10

Рис 4 Изменение температуры электролита и температуры перегрева в зависимости от величины увеличения рабочего напряжения

❖ Теппгрратура элРКтр* тгита," С ■ Тевсперахура перегрев»,®С

у и 0,0924* В* «0,8503

Снижение устав очно го напряжения, мВ

Рис 5 Изменение температуры электролита и температуры перегрева в зависимости от величины снижения рабочего напряжения

Высокая степень корреляции уравнений позволяет руководствоваться значениями изменения структуры температур при управлении технологическим процессом Зависимости влияния изменения рабочего напряжения электролизера на структуру температур электролита в дальнейшем были использованы для прогноза изменения температуры электролита и величины перегрева при ведении технологического процесса электролиза на электролизерах типа ОА-ЗОО

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что опытные ванны имеют достаточный запас тепловой стабильности При применении различных режимов питания электролизера системой автоматической подачи глинозема величина перегрева электролита находилась на уровне 5—6°С

В зависимости от различных технологических факторов время, которое требуется электролизеру для возвращения температуры к первоначальному значению, может составлять от 2 до 5 часов Установлено, что замена анодов в большей степени влияет на снижение температуры ликвидус, чем на рабочую температуру, что объясняется компенсацией потерь тепла за счет применения вольт-добавки к рабочему напряжению

Время от начала выливки металла до возращения температуры электролита в исходное состояние составляет от 1,5 до 4 часов

При возникновении анодного эффекта температура электролита возвращается к прежнему уропшо за 2,5 - 3 часа, температура ликвидус за 0,5 -1,5 часа

Четвертая глава посвящена разработке эмпирической формулы определения температуры ликвидуса на основе данных о химическом составе криолит-глиноземных расплавов и созданию алгоритма программы управления и оптимизации теплового состояния мощных электролизеров с обожженными анодами

Данные измерений температуры ликвидуса электролита параллельно с анализом химического состава проб электролита были обработаны с применением метода многофакторного регрессионного анализа На основе результатов этих исследований была разработана формула для определения температуры ликвидуса при известном химическом составе электролита

Ть = 863,2 +49,2 КО-3,6 СаБ, -3,8 М^, где Ть - температура ликвидуса, °С,

49,2 (°С/ед КО), 3,6 (°С/%СаР2), 3,8 (°С/%К%Р2) - коэффициенты, определенные на основании экспериментальных данных, КО - криолитовое отношение, дол ед,

Сар2, - содержание кальция и магния в электролите, %

Коэффициент корреляции расчетных и фактических значений ликвидуса расплава составил К=0,8 Эта величина позволяет с достаточной степенью достоверности определять температуру ликвидуса электролита

Разработан алгоритм и создана компьютерная программа управления тепловым состоянием мощных электролизеров с обожженными анодами На рис 6 представлена блок-схема, описывающая в общем виде действия алгоритма программы

Рис 6 Принципиальная схема логики управления программы

Важнейшей отличительной особенностью алгоритма является то, что выбор целевых значений рабочей температуры и ликвидуса происходит каждый раз при анализе пробы электролита на химический состав Это позволяет с большей долей вероятности исключить фактор негативного влияния резкого изменения концентрации компонентов электролита, например роста содержания кальция, который впоследствии может искажать выбранные целевые значения рабочей температуры и ликвидуса, и исключить измерения дорогостоящими термопарами «Cry-O-Therm» для корректировки уставочных переменных, а также снизить влияние человеческого фактора при их субъективном определении

Преимуществом алгоритма является неограниченная база данных и возможность его быстрой модификации, т к программа реализована на программном языке - Visual Basic в прикладном пакете Microsoft® Office «Excel»

Проведены испытания разработанной программы по управлению энергетическим состоянием электролизера ОА-ЗОО при силе тока ЗЗОкА Установлено, что алгоритм программы адекватно реагирует на изменение

химического состава электролита и обеспечивает эффективность управления энергетическим режимом

Показано влияние алгоритма управления на основные технико-экономические показатели и технологические параметры - средние значения температуры верхней зоны катодного кожуха и состояние формы рабочего пространства опытных электролизеров ОА-ЗОО

По результатам испытаний установлено, что разработанный алгоритм обеспечивает низкое значение среднеквадратичного отклонения криолитового отношения в пределах 0,04-0,06

Анализ технико-экономических показателей опытных электролизеров ОА-ЗОО показал, что применение программы управления энергетическим режимом позволило снизить рабочее напряжение на 1 ООмВ и привело к уменьшению удельного расхода электроэнергии на 100-200кВг час/т А1 Применение программы обеспечило оптимальные тепловые параметры электролизеров наличие гарниссажа достаточной толщины - более 5 см, крутопадающий профиль настыли и приемлемую температуру бортовой стенки катодного кожуха, не превышающую 350 °С

Основные выводы

1 Выполнено математическое моделирование, которое наряду с проведением экспериментальных измерений позволило сопоставить результаты расчетов энергетического состояния при базовой силе тока ЗООкА и при увеличении ее на ЗОкА, а также наметить пути оптимизации энергетического состояния

2 Расчетами установлено, что на электролизерах ОА-ЗОО при силе тока ЗЗОкА происходит значительное увеличение температуры конструктивных элементов катодного кожуха На основании экспериментальных измерений установлено, что после проведения мероприятий по интенсификации отвода тепла с отходящими газами, значения температур конструкции катодного кожуха до и после увеличения силы тока не изменились

3 Выявлена практическая возможность увеличения силы тока до 350кА на электролизере ОА-ЗОО при применении ряда технических решений по «разутеплению» анодного устройства и интенсификации теплоотдачи от катодного кожуха Установлено, что соответствие расчетных и экспериментальных данных позволяет применять методику проведения расчетов методом моделирования для электролизеров других типов и конструкций

4 Разработана методика изучения влияния технологических факторов анодных эффектов, выпивки металла, перестановки анодов, режима работы систем автоматического питания глиноземом, на структуру температур (рабочую, ликвидуса и перегрева) электролига Проведены исследования влияния технологических факторов (влияние алгоритма управления работой АПГ с применением различных типов дозаторов, влияние изменения рабочего напряжения, влияние замены анода, влияние выливки металла и влияние

анодного эффекта), на структуру температур (электролита, ликвидуса и перегрева) электролита Выявлены зависимости рабочей температуры и температуры перегрева от величины рабочего напряжения на электролизерах

5 Получены экспериментальные данные зависимости температуры ликвидуса от различной концентрации различных компонентов электролита Методом многофакторного регрессионного анализа была разработана эмпирическая формула определения температуры ликвидуса на основе данных о химическом составе промышленных криолит-глиноземных расплавов, позволяющая с достаточной степенью достоверности производить данные расчеты Определено, что коэффициент корреляции расчетной и фактической температуры ликвидуса составляет не менее 0,8

6 Разработан алгоритм, базирующийся на ежедневном измерении рабочей температуры и определении температуры ликвидуса расчетным способом На основе алгоритма создана компьютерная программа управления энергетическим состоянием мощных электролизеров с обожженными анодами

7 Проведены опытно-промышленные испытания разработанной программы по управлению энергетическим состоянием электролизера ОА-ЗОО при силе тока ЗЗОкА Анализ технико-экономических показателей опытных электролизеров ОА-ЗОО показал, что применение программы управления энергетическим режимом позволило снизить рабочее напряжение на ЮОмВ и уменьшить удельный расход электроэнергии на 100—200кВт час/т А1 Установлено, что применение программы позволило обеспечить наличие гарниссажа достаточной толщины, крутопадающий профиль настыли и приемлемую температуру бортовой стенки катодного кожуха, не превышающую 350 °С

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1 Сысоев И А Управление тепловым процессом электролиза посредством определения химического состава электролита / Надгочий А М, Богданов Ю В , Сысоев И А, Жердев АС // Материалы III республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов алюминиевой и электродной промышленности ОАО «СибВАМИ» - Иркутск, 2005 -С 54-55,

2 Сысоев И А Испытание технологии управления процессом электролиза с помощью программы 9-блочной матрицы / Надгочий А М, Богданов Ю В , Сысоев ИА, Жердев АС // Материалы III республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов алюминиевой и электродной промышленности ОАО «СибВАМИ» - Иркутск, 2005 -С 55-56,

3 Сысоев И А К вопросу об управлении температурным режимом электролизера / Зельберг Б И , Надточий А М, Богданов Ю В , Книжник А В , Сысоев И А // XII международная конференция Алюминий Сибири -Красноярск, 2006 -С 81-83,

о

4 Сысоев И А Некоторые особенности численного моделирования теплового поля алюминиевого электролизера / Зельберг Б И , Карвацкий А Я, Панов Е Н, Богданов Ю В , Книжник А В , Сысоев И А, Разгус АС // Электрометаллургия легких металлов Сборник научных трудов ОАО «СибВАМИ» - Иркутск, 2006 - С 153-156,

5 Сысоев И А Разработка программного обеспечения для оптимизации температурного режима электролизера / Зельберг Б И, Надточий А М, Богданов Ю В, Книжник А В, Сысоев И А, Кузаков А.А II Электрометаллургия лепоих металлов Сборник научных трудов ОАО «СибВАМИ» - Иркутск, 2006 -С 176-179,

6 Сысоев И А Исследование зависимости между тепловым полем катодного кожуха и формой рабочего пространства / Богданов Ю В, Сысоев И А, Гладцунов ЕН // Материалы IV республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов алюминиевой и электродной промышленности ОАО «СибВАМИ» - Иркутск, 2005 -С 8-10,

7 Сысоев И А Разработка технологии управления энергорежимом электролизера посредством контроля химического состава электролита / Зельберг Б И, Надточий А М., Богданов Ю В , Книжник А В , Сысоев И А, Кузаков А А // Материалы IV республиканской научно-техническая конференции молодых ученых и специалистов алюминиевой и электродной промышленности СибВАМИ - Иркутск, 2005 - С 11-12,

8 Сысоев И А Перспективы использования компьютерных технологий в лаборатории производства алюминия ОАО "СибВАМИ" / Богданов Ю В, Книжник А В , Сысоев И А, Радионов Е Ю, Разгус А С , Сапожников ОМ// Материалы IV республиканской научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов алюминиевой промышленности СибВАМИ Иркутск, 2006 С 23-27

9 Сысоев И А Исследование тепловых полей верхней зоны катодного кожуха электролизера / Богданов Ю В, Сысоев И А, Гладцунов Е Н // Материалы региональной научно-практической конференции «Перспективы развития технологии экологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических производств» ИрГТУ - Иркутск, 2007 -С 175-177,

10 Сысоев И А Опыт управления энергетическим режимом электролизеров с обожженными анодами (ОА) на силу тока ЗООкА / Сысоев И А // Вестник №2 (30), ИрГТУ - Иркутск, 2007 -С 126-128 (в списке ВАК)

Подписано в печать 7 05 2007 Формат 60 х 84 / 16 Бумага офсетная Печать офсетная Уел печ л 1,0 Уч-изд л 1,25 Тираж 100 экз Зак 292 Поз плана 2бн

ИД№ 06506 от26 12 2001 Иркутский государственный технический университет 664074, Иркутск, ул Лермонтова, 83

ВВЕДЕНИЕ.

1. Опыт эксплуатации электролизеров с OA и современные подходы к изучению их энергетических состояний.

1.1. Современное состояние технологии получения алюминия на электролизерах с обожженными анодами.

1.2 Моделирование энергетического состояния действующих и проектируемых электролизеров.

1.2.1 Значение исследований энергетического состояния электролизеров.

1.2.2 Развитие численного моделирования энергетического состояния электролизера.

1.3 Изучение структуры температур (рабочей, ликвидуса и перегрева) электролита.

1.3.1 Значение структуры температур при расчете теплового потока от расплава к боковой поверхности кожуха электролизера.

1.3.2 Обзор промышленного применения приборов для измерения температуры ликвидуса.

1.3.3 Обзор распространенных уравнений эмпирического определения температуры ликвидус.

1.4. Обзор способов, применяемых для управления энергетическим режимом электролизера.

1.4.1. Способы управления энергетическим режимом электролизера.

1.4.2 Концепция управления программы управления энергетическим режимом «9-ВОХ».

1.5 Направление исследований.

2. Исследование энергетических характеристик электролизера ОА-ЗОО методом численного моделирования.

2.1 Методика построения численной модели электролизера с OA.

2.1.1 Постановка задачи.

2.1.2. Методика построения численных моделей.

2.1.3 Построение и параметризация трехмерной математической модели для расчета тепловых и электрических полей электролизера ОА-ЗОО.

2.2 Методика расчета тепловых и электрических полей трехмерной модели электролизера ОА-ЗОО.

2.2.1 Методика расчета электробаланса модели электролизера.

2.2.2 Методика расчета энергобаланса модели электролизера.

2.3 Результаты расчетов энергетического состояния электролизера ОА-ЗОО при различной силе тока.

2.3.1 Результаты расчетов энергетического состояния электролизеров ОА-ЗОО при силе тока 300 и 330кА

2.3.2 Результаты расчетов энергетического состояния электролизеров OA на силу тока ЗЗОкА.

2.4 Результаты расчетов энергетического состояния электролизера ОА-ЗОО при силе тока 350кА.

2.4.1 Результаты расчетов энергетического состояния электролизеров OA на силу тока 350кА.

2.5. Выводы по разделу 2.

3. Исследование зависимости структуры температур электролизеров ОА-ЗОО от влияния технологических факторов.

3.1. Разработка методики проведения исследований по изучению структуры температур.

3.1.1 Методика проведения исследований.

3.1.2 Описание использованного оборудования для проведения исследований структуры температур.

3.2. Исследование степени влияния на структуру температур алгоритма управления работой АПГ.

3.3. Исследование влияния изменения рабочего напряжения электролизера на структуру температур электролита.

3.4. Изучение степени влияния анодного эффекта на тепловой режим электролизера.

3.5 Изучение степени влияния операции «перестановка анодов» на тепловой режим электролизера.

3.6 Изучение степени влияния операции «выливка металла» на тепловой режим электролизера.

3.5 Выводы по разделу 3.

4. Разработка метода управления и оптимизации энергетического режима. электролизера ОА-ЗОО.

4.1 Разработка эмпирической формулы расчета температуры ликвидуса.

4.1.1 Анализ химического состава электролита опытных электролизеров.

4.1.2 Проверка адекватности определения температуры ликвидуса за период испытаний на ОА-ЗОО.

4.2 Разработка программы управления энергетическим режимом электролизера ОА-ЗОО.

4.3 Влияние программы управления на форму рабочего пространства (ФРП) электролизера.

4.4 Влияние программы управления на технико-экономические показатели электролизеров ОА-ЗОО

4.5 Выводы по разделу 4.

ВЫВОДЫ.

В настоящее время в алюминиевой промышленности мира повсеместно используется электролиз криолитоглиноземных расплавов при силе тока на ваннах от 50 до 300 кА и выше. При этом применяются два основных типа электролизеров: с самообжигающимися (верхним или боковым токоподводом) и с обожженными анодами.

Вновь строящиеся корпуса алюминиевых заводов, как в России, так и за рубежом, оснащаются электролизерами большой мощности с предварительно обожженными анодами. Использование систем автоматического питания глиноземом, эффективного укрытия и «сухой» газоочистки, а также системы автоматического управления процессом электролиза, позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с технологией Содерберга:

- повышения съема металла с 1м2 производственной площади и, как следствие, снижения удельных капитальных затрат и сроков окупаемости при создании нового алюминиевого производства;

- уменьшения затрат электроэнергии;

- снижения трудозатрат;

- уменьшения удельного расхода углерода;

- снижения выбросов в атмосферу фтористых соединений, ароматических углеводородов и пыли.

Многими мировыми компаниями принята стратегия строительства новых производственных мощностей с установкой электролизеров с обожженными анодами на силу тока ЗООкА и выше, а также по интенсификации существующего производства путем увеличения силы тока. С повышением плотности тока увеличивается приход тепла от электроэнергии и возникает необходимость создания условий рационального распределения теплопотерь, обеспечивающих снижение удельного расхода электроэнергии, создания оптимальной формы рабочего пространства, снижения температуры конструктивных элементов катодного кожуха и т.д.

Таким образом, актуальным является применение современных подходов к анализу энергетического состояния мощных электролизеров для получения алюминия с обожженными анодами.

Цель работы.

Изучение энергетического состояния и оптимизация теплового режима мощных электролизеров с обожженными анодами для улучшения их технико-экономических показателей. Методы исследований.

Исследование энергетического состояния электролизеров проведено с применением математического моделирования при параллельном проведении инструментальных измерений на электролизерах опытно-промышленного участка Уральского алюминиевого завода. Обработка результатов испытаний и моделирование, выполнялись с использованием современных программных комплексов инженерного анализа CAD/CAE систем Autodesk Inventor® и ANSYS-Multiphysics®. Исследования энергетического состояния проведены по методикам, разработанным для электролизеров с обожженными анодами. Измерения структуры температур: электролита, ликвидуса и перегрева проводились системой «Сгу-O-Therm» фирмы «Heraeus Electro-Nite» методом дифференциального термического анализа. Измерение температур теплоотдающих поверхностей производились инфрактрасным пирометром «Termopoint 64+» и контактным термометром с измерительным прибором ТК-5.01. Для оценки достоверности полученных результатов использованы методы статистического анализа.

Научная новизна.

Разработан метод построения трехмерной модели электролизера, совмещающий в себе расчет энергетического состояния электролизера с элементами классической методики. •

Разработана методика изучения влияния технологических факторов: анодных эффектов, выливки металла, перестановки анодов, режима работы систем автоматического питания глиноземом, на структуру температур (рабочую, ликвидуса и перегрева) электролита.

Выявлены зависимости изменения рабочей температуры и перегрева от величины напряжения на мощных электролизерах с обожженными анодами.

Выведена эмпирическая формула определения температуры ликвидуса на основе данных о химическом составе криолит-глиноземных расплавов.

Разработан алгоритм и создана компьютерная программа управления энергетическим состоянием мощных электролизеров с обожженными анодами.

Практическая ценность работы.

Компьютерное моделирование электролизера наряду с проведением экспериментальных измерений позволили сопоставить результаты расчетов энергетического состояния при базовой силе тока ЗООкА и при увеличении ее на ЗОкА, наметить пути оптимизации энергетического состояния.

Расчеты с использованием трехмерной математической модели электролизера ОА-ЗОО при увеличении силы тока на 50кА позволили провести исследования энергетического состояния при применении технических решений по «разутеплению» анодного устройства и интенсификации теплоотдачи от катодного кожуха.

Соответствие расчетных и экспериментальных данных позволяет применять методику проведения расчетов методом моделирования для электролизеров других типов и конструкций.

Проведены опытно-промышленные испытания программы управления энергетическим состоянием электролизера ОА-ЗОО при силе тока ЗЗОкА. Получены положительные результаты внедрения.

Результаты, представленные в диссертационной работе, использованы при разработке технико-экономического обоснования строительства V серии Иркутского алюминиевого завода.

Увеличение силы тока электролизеров ОА-ЗОО на 30-50кА позволяет получить ожидаемый экономический эффект: 157-281 млн. руб в год. Апробация работы.

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на III и IV региональных научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов алюминиевой промышленности (г. Иркутск, 2005-2006 г.г.), XII международной конференции «Алюминий Сибири-2006» (г. Красноярск), региональной научно-практической конференции «Перспективы развития технологии, экологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических производств» (ИрГТУ, г. Иркутск, 2007г.), металлургической секции НТС ОАО «СибВАМИ» (г. Иркутск, 2007г.), на заседании кафедры металлургии цветных металлов (ИрГТУ, г. Иркутск, 2007г.)

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ. Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 123 источников и трех приложений. Работа изложена на 120 страницах, содержит 55 рисунков и 23 таблиц.

Результаты работы использованы при разработке технико-экономического обоснования строительства V серии Иркутского алюминиевого завода.

2. Разработана методика и проведены исследования влияния технологических факторов (влияние алгоритма управления работой АПГ с применением различных типов дозаторов; влияние изменения рабочего напряжения; влияние замены анода, влияние выливки металла и влияние анодного эффекта) на структуру температур (электролита, ликвидуса и перегрева) электролита. По результатам проведенных исследований выявлены зависимости изменения рабочей температуры и перегрева от величины рабочего напряжения на ваннах.

3. Методом многофакторного регрессионного анализа была разработана эмпирическая формула определения температуры ликвидуса на основе данных о химическом составе промышленных криолит-глиноземных расплавов (более 1000 проб), способная с достаточной степенью достоверности производить данные расчеты. Коэффициент корреляции уравнения составляет не менее 0,8.

4. Разработан алгоритм, базирующийся на ежедневном измерении рабочей температуры и определении температуры ликвидуса расчетным способом, и создана компьютерная программа управления энергетическим состоянием электролизера на силу тока ЗОО-ЗЗОкА.

Проведены опытно-промышленные испытания разработанной программы по управлению энергетическим состоянием электролизера ОА-ЗОО при силе тока ЗЗОкА. Установлено, что алгоритм программы адекватно реагирует на изменение структуры температур электролита и обеспечивают эффективность управления энергетическим режимом. По данным замеров в августе 2006г. применение программы позволило обеспечить оптимальные тепловые параметры электролизеров: наличие гарниссажа достаточной толщины (около 5 см), крутопадающий профиль настыли и приемлемую температуру бортовой стенки катодного кожуха, не превышающую 350 °С. Намечены совершенствования способа поддержания оптимального энергетического режима, который в дальнейшем может внедряться на электролизерах на силу тока ЗООкА и выше.

1. Абрамов, Г. А. и др. Теоретические основы электрометаллургии алюминия /. М.: Металлургиздат, 1953. - 583 с.

2. Баймаков, Ю. В. Электрохимия расплавленных солей / Ю.В. Баймаков, М.М. Ветюков. М.: Металлургия, 1966. - 560 с.

3. Беляев, А. И. Электролит алюминиевых ванн / А. И. Беляев. М.: Металлургиздат, 1961. - 199 с.

4. Березин, А.И. Управление технологией электролиза по перегреву электролита / А.И. Березин, Т.В. Пискажова, В.В. Грицко, А.В. Тараканов, И.Н. Волохов // конференция Алюминий Сибири. 2006.

5. Ветюков, М. М. Электрометаллургия алюминия и магния. / М. М. Ветюков,

6. A. М. Цыплаков, С. Н. Школьников. М.: Металлургия, 1987. - 320 с.

7. Гринберг, И.С. Электрометаллургия алюминия / И.С. Гринберг, Б.И. Зельберг, В.И. Чалых, А.Е. Черных. - С-Пб, 2005. -414 с.

8. Гринберг Б.С., Пак Р.В., Веселков В.В., Черных А.Е., Б.И. Зельберг -Производство алюминия в электролизерах с обожженными анодами

9. Друкарев, В. А. Проблемы использования фторсодержащего сырья в производстве алюминия электролизом криолито-глиноземных расплавов /

10. B. А. Друкарев // Цветные металлы. 1997. - № 8. - С. 47 - 50.

11. Кадричев, В. П. Измерение и оптимизация параметров алюминиевых электролизеров / В. П. Кадричев, М. Я. Минцис. Челябинск: Металл, 1995. -223 с.

12. Каплун, А.Б. ANSYS в руках инженера / А.Б. Каплун, Е.М. Морозов, М.А. Олферова. М.:УРСС, 2003. -270с.

13. Карвацкий, А.Я. Численное исследование температурных и электрических полей в алюминиевых электролизерах / А.Я. Карвацкий, П.И. Дудников,

14. C.В. Лелека, В.В. Билько // Промышленная теплотехника. -2003.-Т.25-приложение к №4.-С. 389-391.

15. Карвацький, А.Я. Застосування методу граничних елемеишв для4/розв'язання тривим1рних задач теплопровщносп / А.Я. Карвацький, П.И. Дуднков, С.В. Лелека, A.I. Жученко // Науков! Bicri НТУУ "КШ". -2005. -№5.-С. 5-13.

16. Карнаухов, Е. Н. Исследование физико-химических свойств многокомпонентных электролитов для получения алюминия с целью выбора оптимальных составов : автореф. дис. . канд. техн. наук. (05.16.03) / Карнаухов Е.Н. М., 1973. - 24 с.

17. Костюков, А. А. Справочник металлурга по цветным металлам / А. А. Костюков и др.. -М.: Металлургия, 1971. 560 с.

18. Криворученко, В. В. Тепловые и энергетические балансы алюминиевых и магниевых электролизеров / В. В. Криворученко, М. А. Коробов. М.: Металлургиздат, 1963. - 320 с.

19. Крылов, Л. В. Оптимизация состава электролита и формы рабочего пространства на электролизерах ОАО «САЗ» / Л. В. Крылов и др. // Техн.-экон. вестник САЗа. 2002. - № 3 - С. 10 - 14.

20. Крюков, В. В. Управление тепловым режимом алюминиевого электролизера по структуре температур электролита / В. В. Крюков и др. // Техн.-экон. вестник ВгАЗа. 2004. - С. 44 - 47.

21. Ларин, В. В. Стабилизация теплового режима электролизера важный этап в повышении технико-экономических показателей электролиза / В. В. Ларин, А. А. Хивренко, А. А. Каравайный // Техн.-экон. вестник ВгАЗа, 2004.-С. 50-54.

22. Манн, В.Х. Исследование зависимости между криолитовым отношением и температурой электролита в алюминиевом электролизёре / В. X. Манн, В. В. Юрков, Т. В. Пискажова // Цветные металлы. 2000. №4. - С. 95-101.

23. Манн, В. X. Стабилизация криолитового отношения и температуры электролита алюминиевого электролизера / В. X. Манн, В. В. Юрков, Т. В. Пискажова // Техн.-экон. вестник КрАЗа. 1999. - №12. - С. 8 - 11.

24. Минаев, Ю. А. Физико-химия в металлургии (Термодинамика. Гидродинамика. Кинетика) / Ю. А. Минаев, В. В. Яковлев. М.: МИСиС, 2001.-320 с.

25. Минцис, М. Я. Электрометаллургия алюминия / М. Я. Минцис, П. В. Поляков, Г. А. Сиразутдинов. Новосибирск: Наука, 2001. - 368 с.

26. Никитин, А.Г. Расчёт алюминиевых и магниевых электролизеров / А. Г. Никитин.-М.: МИСиС, 1971.- 122 с.

27. Николаев, И. В. Металлургия легких металлов / И. В. Николаев, В. И. Москвитин, Б. А. Фомин. М.: Металлургия, 1997. - 430 с.

28. Панов, Е. Н. Математическое моделирование теплового состояния алюминиевого электролизера / Е. Н. Панов, В.В. Пингин, А.В. Демидович // Цветные металлы. 1996. - №9. - С. 70 - 74.

29. Панов, Е. Н. Тепловые процессы в электролизерах и миксерах алюминиевого производства / Е. Н. Панов, Г.Н. Васильченко, С.В. Даниленко, А.Я. Карвацкий. М.: Руда и металлы, 1998. - 256 с.

30. Пискажова, Т. В. Динамическая модель электролизера. Перспективы развития и использования // ТЭВ РУСАЛа, №5,2003. с. 11-15.

31. Пискажова Т. В. Измерения температуры перегрева на ОАО «КрАЗ» / Т. В. Пискажова // Техн.-экон. вестник Русала. 2003. - №5 - С. 71 - 75.

32. Поляков, П. В. Угольная пена в алюминиевом электролизере / Поляков П. В. и др. // Цветные металлы. 2001. - №7 - С. 72 - 75.

33. Пузанов, И.И. Измерения перегрева электролита на ОАО «САЗ» для разработки методики управления тепловым режимом электролизера / И.И. Пузанов, Т.В. Пискажова, С.В. Чуриков // конференция Алюминий Сибири. -2005.-С. 52-59.

34. Ревазян, А. А. О некоторых неучтенных источниках прихода тепла, способствующих повышению степени интенсификации алюминиевых электролизеров / А. А. Ревазян // Известия вузов. Цветная металлургия. -1991.-№3-С. 34-39.

35. Семенов, В. С. Исследование особенностей теплопередачи в катодном устройстве алюминиевого электролизера: автореф. дис. . канд. техн. наук. (05.16.03) / Семенов Виталий Сергеевич; Всесоюзн. алюминиево-магниевый инс-т. Ленинград, 1975. - 26 с.

36. Терентьев, В. Г. Производство алюминия / В. Г. Терентьев и др.. -Иркутск: Папирус-APT, 1998. 350 с.

37. Троицкий, И. А. Металлургия алюминия / И. А. Троицкий, В. А. Железнов. М.: Металлургия, 1977. - 392 с.

38. Турусов, С. Н. Повышение силы тока на ОАО «БрАЗ». Опыт и перспективы / С. Н. Турусов, С. А. Черневский // Техн.-экон. вестник РУСАЛа. - 2004.8.С. 47-53.

39. Турусов, С.Н. Сравнительная оценка датчиков измерения степени перегрева электролита в алюминиевом электролизере / С.Н. Турусов, С.И. Ножко,

40. B.И. Седых // Цветная металлургия. 2005. - №54 -С. 35-38.

41. Физические величины. Справочник / Под ред. И.С. Григорьва.- М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232с.

42. Щербинин С.А. Исследование теплового и электрических полей алюминиевого электролизера методом вычислительного эксперимента /

43. C.А. Щербинин, П.В. Поляков, В.Т. Иванов, В.А. Крюковский // Цветные металлы. 1987. - №1 - С. 34-36

44. Щербинин С.А. Численное исследование физических процессов в алюминиевом электролизере / С.А. Щербинин // Цветные металлы. 1990. -№2 - С. 37-40

45. Юрков, В. В. Модель процесса электролиза алюминия / В. В. Юрков и др. // Техн.-экон. вестник КрАЗа. 1999. - №13 - С. 21 - 26.

46. Arkhipov G.V. Mathematical modeling of aluminum reduction cells in "Russian aluminum" company // Light Metals. 2004. - P. 473-478.

47. Arita Y., Advanced heat design of aluminium reduction cell / Y Arita, N. Urata, H. Ikeuchi // Light Metals. 1978. - P. 125-129.

48. Barantsev, A. G. Model of process of Electrolyses / A. G. Barantsev and others. // Light Metals. 2000. - P. 315.

49. Bearne, G. P. The development of aluminium reduction cell process control / G. P. Bearne // Journal of metals. 1999. may. - P. 24 - 28.

50. Berge, B. The influence of operation parameters on the current efficiency in alumimium reduction cells / B. Berge and others. // Light Metals. 1976. - P. 423-437.

51. Bonnardel, O., The Pechiney Semi-Continuous & Automatic Measurement Device (CMD), A New Tool For Automatic Measurements / O. Bonnardel, P. Homsi // Light Metals. 1999. - P. 303-309.

52. Broomfield, G. H. Metallurgy of nickel-base alloy thermocouples / G. H. Broomfield // Metals and materials. 1987. - may - P. 89 - 97.

53. Bullard, G. L. DTA determinations of bath liquidus temperatures: effect of LiF / G. L. Bullard, D. D. Przybycien // Light Metals. 1986. - P. 437 - 444.

54. Cheney, R. G. Potline operation with lithium modifield bath / R. G. Cheney // Light Metals. 1983.-P. 519-536.

55. Choudhary, G. Electrical Conductivity for Aluminum Cell Electrolyte between 950 °C-1025 °C by Regression Equation / G. Choudhary // J. Electrochem. Soc. (1973), Vol.120, No.3, p. 381-383.

56. Dewing, E. W. Loss of current efficiency in aluminium electrolysis cells / E. W. Dewing // Met. Trans. B. -1991. 22 В. - P. 177 - 182.

57. Dupuis M. Computation of Aluminum reduction Cell Energy Balance Using ANSYS® Finite Element Models / M. Dupuis // Light Metals. 1998, P. 409417.

58. Dupuis M. Thermo-EIectric Design of a 400 kA Cell using Mathematical Models: A Tutorial / M. Dupuis //Light Metals. 2000, P. 297-302.

59. Dupuis M. Usage of a full 3D transient thermo-electric model to study the thermal gradient generated in the lining during a coke preheat / M. Dupuis // Light Metals 2001 P. 757-761.

60. Dupius, M. Performing fast trend analysis on cell key design parameters / M. Dupius , W. Haupin // Light Metals. 2003. - P. 112 - 117.

61. Dupius, M. Weakly coupled thermo-electric and MHD mathematical models of an aluminium electrolysis cell / M. Dupuis, V. Bojarevics // Light Metals/ 2005 P. 449-454

62. Ensheng, Yin. Developing the GP-320 Cell Technology in China / Yin Ensheng, Liu Yonggang, Xi Canmin, Zhang Jiazhi // Light Metals. 2001. - P. 213-218.

63. Entner, P.M. Control of A1F3 concentration / P.M.Entner // Light Metals. 1992.- P. 369-374.

64. Gan, Y. R. Multifunctional sensor for use in aluminium cells / Y. R. Gan and others. // Light Metals. 1995. - P. 233 - 241.

65. Grimsey, E. J. An in bath liqudus measurement for molten salts and slag / E. J. Grimsey and others. // Light Metals. 1996. - P. 1149 - 1154.

66. Grjotheim, K. Aluminium electrolysis / K. Grjotheim and others. Dusseldorf: Aluminium-Verlag, 1982.-271 p.

67. Grjotheim, K. Introduction to aluminium electrolysis / K. Grjotheim, H. Kvande.- Dusseldorf: Aluminium-Verlag, 1993. 124 p.

68. Grjotheim, K. Relating operating strategy and perfomance in aluminium smelting cells an overview / K. Grjotheim, B. J. Welch, M. P. Taylor // Light Metals. -1989. -P. 772-780.

69. Holm, J. L. The phase diagram of the system Na3AlF6 CaF2 and the construction of the melt in the system / J. L. Holm // Acta chem. Scand. - 1968. -№22-P. 1004- 1012.

70. Haupin, W. The liquidus enigma / W. Haupin // Light Metals. 1992. - P. 477 -- 480.

71. Haibo She, Henan HongKong Longquan Aluminum Co.Ltd., China ~ Growing Up / She Haibo, Chen Shichang, Zhang Juanzhang // Light Metal 2004. April. P. 233-236.

72. Kuschel, G. I. Further studies of alumina dissolution under conditions similar to cell operation / G. I. Kuschel , B. J. Welch // Light Metals. 1991. - P. 299 -305.

73. International Course on the Process Metallurgy of Aluminium (2001; Trondheim). Paper at the International Course on the Process Metallurgy of Aluminium, 20-22 jule 2001 / Trondheim, Norway, 2001. P. 65 - 74.

74. Kvande, H. Bath chemistry and aluminium perfomance facts, fictions and doubts / H. Kvande // JOM. - 1994. - august - P. 22 - 28.

75. Lee, S. S. Determination of melting temperatures and А120з solublity's for hall cell electrolyte composition / S. S. Lee, K.-S. Lei, P. Xu, J. J. Brown, // Light

76. Metals.- 1984.-P. 841 -855.

77. Madsen, D. J. Temperature measurement and control in reduction cells / D. J. Madsen // Light Metals. 1992. - P. 453 - 456.

78. McFadden, F.J.S. Application of advanced procces control to aluminium reduction cells a review / F.J.S. McFadden, G.P. Bearne, P.C. Austin, B.J. Welch // Light Metals 2001, p.1233;

79. McFadden, F.J.S. Control of temperature in aluminium reduction cells-challenges in measurement and viriablity / F.J.S. McFadden and others. // Light Metals.2001.-P. 1171-1180.

80. Meghlaoui, A. Real time simulator tool for training and development in reduction cell / A. Meghlaoui, Y. A. Mohammed, B. Jolly // Light Metals. 1999. - P. 415 -419.

81. Meghlaoui, A. Aluminum Fluoride control Strategy Improvement / A. Meghlaoui, N. Aljabri. // Light Metals. 2003, p.425-429.

82. Moxnes, B.P. The "Liquidus enigma" revisited / B. P. Moxnes, A. Solheim, T.Stire, et all. // Light Metals 2006. P.285-290.

83. Orman Z., Kolenda Z., Donizar I. // V Al-Sympozium 1984. - P. 185-192.

84. Oxley, J. E. Electroanalytical sensor for monitoring heat-balance in cryolitical-alumina baths / J. E. Oxley, R. J. Smialek // JOM. 1997. - august - P. 31 - 36.

85. Paulino, L. Bath ratio control improvements at Alcoa pocos de caldas Brazil / L. Paulino, J. Yamamoto, R.A. Camilli, J.C. Araujo. // Light Metals. - 2005, P. 419-422.

86. Peterson R. D. The influence of dissolved metals in cryolitic melts on hall cell current in efficiency / R. D. Peterson, X. Wand // Light Metals. 1991. - P. 897 -904.

87. International Course on the Process Metallurgy of Aluminium (2001; Trondheim). Paper at the International Course on the Process Metallurgy of Aluminium, 19-21 jule 2002 / Trondheim, Norway, 2002. P. 140 - 146.

88. Potochik, V. Multimedia for training pot operators / V. Potochik. Alcan, Canada, 2003.- 126 p.

89. Phund H., Vogelsang D., Gerling U. // Light Metals. 1989. - P.371 - 377.

90. International Course on the Process Metallurgy of Aluminium (2001; Trondheim). Paper at the International Course on the Process Metallurgy of Aluminium, 18-20 jule 1997 / Trondheim, Norway, 1997. P. 243 - 248.

91. Rieck, T. Increased Current Efficiency and Energy Consumption at the TRITMENT Smelter Essen using 9 Box Matrix Control / T. Rieck, M. Iffert, P. White, R. Rodrigo, R. Kelchtermans // Light Metals. 2003. P. 449 - 456.

92. Rolseth, S. Liquidus temperature determination in molten salts / S. Rolseth, P. Verstreken, O. Kobbeltvedt // Light Metals. 1998. - P.359 - 366.

93. Schmidt-Hatting W. Blanc I.M., Kaenel R.V., Ressard I.C. // Light Metals. -1984/-P. 609-624

94. Segatz, M. Analysis of magnetohydrodynamic instabilities in aluminium reduction cells / M. Segatz, C. Droste // Light Metals. 1994. - P. 313.

95. Shirley, D. R. Potline conversion to lithium bath / D. R. Shirley // Light Metals. -1985.-P. 471 -484.

96. Skornyakov V.I. Sual 300 kA prebaked cells / V.I. Skornyakov, A.F. Zharov, V.V. Veselkov, Yu.V. Bogdanov, B.I. Ayushin, B.I. Smolyanitsky, A.M. Nadtochy // Light Metals. 2006. - P. 307-311.

97. Solheim, A. Liquidus temperature and alumina solubility in the system Na3AlF6 -A1F3 LiF - CaF2 - MgF2 / A. Solheim and others. // Light Metals. - 1995. - P. 451 -460.

98. Solheim, A. Dynamic model and estimator for online supervision of the alumina reduction cell / A. Solheim, P. Borg // Light Metals. 1989. - P. 379 - 384.

99. Sorlie, M. Early failure mechanisms in aluminium cell cathodes / M. Sorlie and others. // Light Metals. 1993. - P. 299 - 309.

100. Sorlie, M. Cathodes in Aluminum Electrolysis / M. Sorlie H.A.Oye 2nd ed. -Dusseldorf: Aluminium Verlag, 1994.

101. Stevens, F. J. Applikation of advanced process control to aluminium reduction cell / F. J. Stevens and others. // Light Metals. 2002. - P. 678 - 675.

102. Swartling L. E. Control-proven automated process control for aluminium reduction cells / L. E. Swartling, D. A. DeMattia // Aluminium today. -1997. -august-P. 22-25.

103. Tabereaux, A. T. Phase and chemical relationships of electrolytes for aluminium- reduction cells / A. T. Tabereaux // Light Metals. 1985. - P. 751 - 761.

104. Tabereaux, A. T. Lithium-modifield low ratio electrolyte chemistry for improved perfomance in modern reduction cells / A. T. Tabereaux, T. R. Alcorn // Light Metals.- 1993.-P. 221 -226.

105. International Course on the Process Metallurgy of Aluminium (2001; Trondheim). Paper at the International Course on the Process Metallurgy of Aluminium, 17-19 jule 1993 / Trondheim, Norway, 1993. P. 65 - 70.

106. Thronstad, J. Equilibrium between bath and side ledge in aluminium cells basic principles / J. Thronstad, S. Rolseth // Light Metals. -1983. - P. 415 - 424.

107. Г07. Urata, N. Magneties and metal pad instability / N. Urata // Light Metals. -1985. -P. 581 -591.

108. Utigard, T. A. Density of the Na3AlF6 A1F3 - A1203 - CaF2 system: a key to the perfomance of hall-heroult cells / T. A. Utigard // Light metals. - 1993. - P. 267-272.

109. Utne P.// Light Metals. 1982/ - P. 359-371

110. Verstreken, P. Bath- and liquidus temperature sensor for molten salts / P. Verstreken // Light Metals. 1996. - P. 437 - 444.

111. Verstreken, P. Employing a new bath- and liquidus temperature sensor for molten salts / P. Verstreken // JOM. 1997. november - P. 41 - 45.

112. Vujasinovic, L. Results of an experimental use of LiF in industrial pots / L. Vujasinovic, S. Gulin // Light Metals. 1990. - P. 341 - 345.

113. Wang, X. Paradox in cell temperature measurement using type К thermocouples / X.Wang, G. Tarcy, B. Hosier, et all.// Light Metals. 2006. - P. 279-284

114. White, P. Development of sensors for primary aluminum industry / P. White, P. Verstreken // Aluminium jahrgang. 2001. - P. 70 - 75.

115. Witheral, R. // Aluminiuim Today. 2000. November. P. 2 3.

116. Yurkov, V. V. Virtual aluminium reduction cell / V. V. Yurkov and others. // Light Metals.-2001.-P. 1259.

117. Yurkov, V. V. Dynamic control of the cryolite ratio and the bath temperature of aluminium reduction cell / V. V. Yurkov and others. // Light Metals. 2002. -P. 1029- 1035.

118. Коробов, M.A. Изучение некоторых вопросов электролитического получения алюминия на основе теории подобия и моделирования. Автореф. дис. докт. техн. наук. / М.А. Коробов Ленинград, 1968г. - 46 с.

119. Смородинов, А.Н. Уточнение методов расчета и разработка математической модели электролизеров для получения алюминия. Автореф. дис. канд. техн. наук. / А.Н. Смородинов- Ленинград, 1972г. - 28 с.

120. Потылицын, Г.А. Исследование теплопередачи в алюминиевом электролизере при нестационарном тепловом режиме. Автореф. дис. канд. техн. наук. / Г.А. Потылицын - Ленинград, 1973г. - 22с.

121. Кулеш, М.К. Влияние геометрических и технологических параметров алюминиевых электролизеров на некоторые процессы, происходящие при электролизе. Автореф. дис. канд. техн. наук. / М.К. Кулеш - Ленинград, 1974г.-24 с.

122. Семенов, B.C. Исследование особенностей теплопередачи в катодном устройстве алюминиевого электролизера. Автореф. дис. канд. техн. наук. / B.C. Семенов - Ленинград, 1976г. - 25 с.

123. Bearne, G Достижения в области управления процессом электролиза» / Geoff Bearne // «7th Australasian Conference-45.

124. Utigard, T.A. Why 'Best' Pots Operate Between 955 and 970°C / T.A. Utigard //- Light Metals. 1999. -P. 319-326