автореферат диссертации по металлургии, 05.16.03, диссертация на тему:Снижение выбросов фтористых соединений при получении алюминия электролизом криолит-глиноземных расплавов на электролизерах с верхним подводом тока

1 5 1Р

На правах рукописи

МЕТЛЯЕВА Олимпиада Владимировна

СНИЖЕНИЕ ВЫБРОСОВ ФТОРИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ АЛЮМИНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ КРИОЛИТ-ГЛИНОЗЕМНЫХ РАСПЛАВОВ НА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРАХ С ВЕРХНИМ ПОДВОДОМ ТОКА

05.16.03 Металлургия цветных и редких металлов

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1996 г.

Работа выполнена в Акционерном обществе открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" (АО ВАМИ).

Научные руководители:

Кандидат технических наук

Цыплаков А.М.

Доктор технических наук Смола В.И.

Официальные оппоненты: Доктор технических наук,

профессор Борисоглебский Ю.В.

Кандидат технических наук,

доцент Южанинов И.А.

Ведущее предприятие -АО "Красноярский алюминиевый завод"

Защита состоится " //" декабря 1996 г. в 14 часов, на заседании диссертационного совета К139.01.01 во Всероссийском алюминиево-магниевом институте (АО ВАМИ) по адресу: 199026, г.Санкт-Петербург, В.О., Средний пр., 86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АО ВАМИ. Автореферат разослан"_//_" ноября 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Т.А.Арлюк

Тип. „БИОНТ", зак. 145-75, 31.10.96 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время основное производство алюминия в России осуществляется на электролизерах, оборудованных верхним токоподводом (ВТ), при этом удельные выбросы загрязняющих веществ остаются большими, что выдвигает в число первоочередных задач защиту атмосферного воздуха и улучшение санитарно-гигиенических условий труда в корпусах электролиза.

Цель и задачи исследований. Цель исследований - экспериментально обосновать и оценить технологические решения по снижению выбросов загрязняющих веществ и созданию оптимальных условий труда на рабочих местах при производстве алюминия в электролизерах, оборудованных верхним токоподводом.

В задачи исследований входило:

определить, систематизировать и исследовать эффективность различных газоулавливающих устройств и систем газоотсоса и оценить снижение выделений загрязняющих веществ в рабочую зону обслуживающего персонала;

разработать, испытать и освоить технические решения в конструкциях электролизеров ВТ, направленные на снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и рабочую зону;

произвести анализ и комплексную оценку влияния технологических мероприятий и конструктивных решений на выделение и снижение выбросов загрязняющих веществ при электролизе алюминия.

Научная новизна работы состоит в следующем:

Впервые с использованием радиоизотопного метода определения эффективности газоулавливающих устройств оценены выбросы фтористых соединений при различных технологических операциях, выполняемых на электролизере. Показано полное соответствие расчетного метода выбросов фтористых соединений с инструментальным радиоизотопным. Установлена зависимость эффективности колокольного газосборника от объемов газоотсоса.

Обосновывается целесообразность внедрения следующих технических решений - безгорелочный колокол, вторичное укрытие, ас-пирационная установка на напольно-рельсовой машине и фонарная газоочистка для уменьшения выделения и снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и рабочую зону обслуживающего персонала. Определены параметры работы этих устройств и эффективность улавливания загрязняющих веществ.

Показано, что выбросы загрязняющих веществ при электролизе алюминия могут быть определены и снижены при проведении технологических операций, что обосновано теоретически и подтверждено хрономстражным способом.

На защиту выносятся:

- разработка радиоизотопного, хронометражного методов оперативной оценки эффективности газоулавливающих устройств на электролизерах ВТ;

- экспериментальное определение эффективности газоулавливающих устройств (безгорелочного колокола, вторичного укрытия, аспирационной установки, фонарной газоочистки) и влияние конструктивных и технологических особенностей на выделение загрязняющих веществ;

- анализ выделений фтористых соединений в газовую фазу при использовании конструктивных и технологических мероприятий и при пуске электролизеров;

- зависимость эффективности колокольного газосборника от объемов газоотсоса.

Практическая ценность работы. Проведенными исследованиями существенно расширены технические и конструктивные решения по снижению выделения и уменьшения выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и рабочую зону на электролизерах ВТ.

Полученные данные о содержании загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны и отходящих газах позволяют определить пути интенсификации процесса электролиза и очистки газов.

Выявлена связь между инструментальным радиоизотопным и расчетным методами определения эффективности газоулавливающих устройств, позволяющая количественно оценить поступление фтористых соединений и рассчитать объемы газоотсоса.

Результаты исследований успешно прошли промышленные испытания на ряде алюминиевых заводов Российской Федерации:

- безгорелочный колокол на Иркутском алюминиевом заводе:

- усовершенствованная аспирационная установка на наполь-но-рельсовой машине на Братском алюминиевом заводе;

- вторичный газоотсос на Иркутском и Новокузнецком алюминиевых заводах;

- фонарная газоочистка на Братском алюминиевом заводе.

Материалы исследований использованы АО "ВАМИ", АО "СибВАМИ", Днепропетровским заводом металлургического оборудования для разработки просктно-сметной документации систем газоотсоса и газоочистки для Братского, Иркутского и Новокузнецкого алюминиевых заводов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждены на научных конференциях: "Охрана окружающей среды на предприятиях Сибири (Иркутск, 1988 г.), "По работе газоочистного оборудования" (Красноярск, Новокузнецк, 1981 г.), "Экологическая обстановка на заводах и мероприятия по ее улучшению" (Иркутск, 1989 г.), "Охрана окружающей среды" (Братск, 1987 г.), ежегодные координационные совещания по вопросам работы газоочистки (Ленинград, 1990 г.), Международная конференция по легким металлам в Сан-Франциско, 1994 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 статей и тезисов докладов, получено 2 авторских свидетельства.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложения. Содержание работы изложено на 125 страницах машинописного текста, включая 17 рисунков, 34 таблицы, библиографию из 82 наименований и 4 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В настоящее время изучению технологии производства алюминия электролизом криолитоглиноземных расплавов посвящены многочисленные исследования отечественных и зарубежных ученых и специалистов.

Известно, что технология электролитического производства алюминия включает следующие периоды работы электролизеров: межоперационный период, пробивка корки, выливка металла, операции по очистке подины и подошвы анода, снятие угольной пены, перетяжка анодной рамы, перестановка штырей на электролизерах с верхним токоподводом (ВТ). При выполнении этих операций происходит выделение в окружающую среду загрязняющих веществ из электролизера, уменьшение которых является важной технической, экологической и социальной проблемой.

Наиболее радикальным комплексом мероприятий, хотя и очень дорогостоящим, считают реконструкцию старых корпусов электролиза, оборудованных электролизерами ВТ на электролизеры с обожженными анодами.

Однако основные производственные мощности в нашей стране (Братский, Волгоградский, Красноярский, Иркутский, Новокузнецкий алюминиевые заводы) оснащены электролизерами ВТ. На их долю в 1995 г. приходилось 72,8% от общего количества производства алюминия. Поэтому снижение выбросов загрязняющих веществ от электролизеров этого типа является наиболее важной экологической проблемой.

Основными показателями, определяющими уровень выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на алюминиевых заводах, является коэффициент полезного действия (КПД) колокольного газоотсоса, удельный расход фтористых солей (в пересчете на фтор), коэффициенты полезного действия (КПД) и использования (КПИ) газоочистных установок.

В настоящее время количество выбрасываемого фтористого водорода превышает его нормативы в производстве алюминия на

электролизерах ВТ, поэтому одной из актуальных задач является снижение выбросов именно по этому компоненту.

Образование и выделение фтористых соединений в газовую фазу связано с процессами испарения и гидролиза расплава электролита и механических потерь фтористых солей.

Исследования показывают, что хорошо изучены физико-хи-мичсский и термодинамический аспекты процесса испарения и гидролиза фторидов, приводящих к образованию фтористого водорода. Однако распределение потерь фторидов при выполнении технологических операций по обслуживанию электролизеров, влияние различных мероприятий на сокращение выбросов загрязняющих веществ, повышение эффективности газоулавливающих устройств за счет технологических операций изучены недостаточно. При определении КПД газоулавливающих устройств учитываются не все факторы, определяющие их эффективность. Анализ литературных данных показывает, что возможности электролизеров ВТ окончательно не исчерпаны и внедрение ряда мероприятий позволяет достичь нормативов санитарно-гигиенических условий труда в корпусе электролиза и предельно-допустимых выбросов в атмосферный воздух.

В работе приведены объемы и методы исследования оперативной оценки выбросов загрязняющих веществ и определения КПД колокольного газоотсоса для разработки мероприятий по снижению выбросов. Использованы различные методы для определения выбросов загрязняющих веществ на Иркутском, Братском, Новокузнецком, Волгоградском алюминиевых заводах.

Применяемые методики: фторид на я - трудоемка и обеспечивает погрешность измерений около 15-20%; углеродная - имеет много допущений и погрешность измерений около 13%. Для определения эффективности колокольного газоотсоса нами использовался хронометражный способ. Средняя эффективность колокола по корпусу рассчитывалась по формуле:

N(1 х Эп + Крт х Эрт + N х Э Эу =_ (долиед.),

где: Эп, Эрт, Э - соответственно, средняя эффективность пусковых с расстроенной и нормальной технологией электролизеров, в долях ед.; Ып, Ырт, N - соответственно, количество указанных электролизеров, шт.

Трудоемкость и недостатки перечисленных методик поставили перед нами задачу разработки метода и аппаратурного оснащения (с использованием радиоизотопов) по оперативной оценке эффективности газоотсоса электролизеров ВТ различной мощности с учетом конструктивных и технологических особенностей.

Исследование эффективности газоулавливающих устройств радиоизотопным способом основывается на вводе в исследуемую систему радиоизотопного газа-индикатора. Регистрируя затем его излучение, можно решить ту или иную поставленную задачу. При использовании радиоизотопных индикаторов для определения эффективности колокольного отсоса как отдельных электролизеров, так и их групп, подключенных к самостоятельным веткам сети газоотсоса, можно выделить основные этапы:

- для удобства подачи под "колокол" и контроля в процессе работы радиоактивным газом - индикатором метится газ-носитсль (сжатый воздух, углекислый газ, аргон);

- меченый газ-носитсль подается под колокольный отсос в определенных точках и там смешивается с отходящими электролизными газами и подсасываемым воздухом, частично выделяется в атмосферу корпуса через имеющиеся неплотности;

- регистрируется излучение газа-индикатора в отсасываемой от отдельного или группы электролизеров газовоздушной смеси и в газоходе при введении газа непосредственно в него, что соответствует 100% эффективности работы газоотсоса;

- рассчитывается эффективность газоотсоса по отношению зарегистрированных величин скорости счета импульсов при подаче меченого газа в отдельных характерных точках и затем среднее по колокольному отсосу.

Принципиальная схема для определения эффективности систем газоотсоса представлена на рис.1, где 1 - баллон-смеситель ем-

костью 2 л, обернутый листовым свинцом, помещаемый около электролизера; 2 - редуктор; 3 - устройство для контроля постоянства расхода меченого газа в процессе испытаний; 4 - резиновый шланг; 5 - трубка из тугоплавкого материала для подачи меченого газа под колокольный газоотсос; 6 - колокольный газоотсос; 7 - газоход для отвода отсасываемой газовоздушной смеси; 8 - коллектор ввода в газоход; 9 - трубка Пито; 10 - микроманометр для определения расхода отсасываемой газовоздушной смеси в отводящем газоходе; А,В,С - зоны ввода газа-индикатора.

Узел регистрации состоит: из 11 - заборной трубки; 12 - пробоотборника цилиндрического с газоразрядным счетчиком или группой счетчиков, 13 - регистрирующего устройства; 14 - газового насоса.

В общем случае эффективность газоулавливания определяется как отношение активности газа-индикатора, уловленной отсосом, к активности газа-индикатора, кратковременно или непрерывно вводимого в отходящие газы. Однако более удобно и с большей точностью можно определить эффективность газоулавливания как отношение сигнала скорости счета импульсов, зарегистрированного при непрерывной подаче газа-индикатора под колокольный газоотсос -пи сигнала скорости счета импульсов, зарегистрированного при подаче газа-индикатора в отводящий газоход - Птах, что соответствует 100% эффективности газоулавливания за вычетом фона.

Рис.1 Принципиальная схема определения эффективности газоотсоса от электролизеров ВТ радиоизотопным способом

- постоянство расхода газа-индикатора: в сечении газохода, где производится отбор проб; при подаче под колокольный газоотсос и в газоход;

- отбор проб в области полного смешения. На прямолинейном участке газохода эта область располагается на расстоянии 50-60 диаметров от точки ввода газа.

Соблюдение этих условий позволяет определить эффективность газоулавливания ^ как отношение:

п

_ (1)

Пмах

При определении эффективности сети газоотсоса меченый газ вводится аналогичным образом под колокольный газоотсос нескольких электролизеров и определяется среднее значение КПД газоулавливания для этой группы электролизеров.

При существующей практике обслуживания электролизеров проведение технологических операций на них связано со снижением эффективности газоулавливания. Поэтому можно выделить периоды работы слектрализера, отличающиеся определенной прсдолжигсльносгью времени иссхлвегсгв^тощсйэффскпшноспда jj :

Л г ■ (2)

üiti

где: fy- КПД для соответствующего периода работы электролизера; *ц - продолжительность работы в этом периоде.

Пользуясь данными по КПД газоотсоса в различные периоды работы электролизера, полученными радиоизотопным способом, и, определив количество фторидов, попадающих в систему газотсоса химическими методами, можно, в зависимости от способа и регламента обслуживания электролизеров, рассчитать количество загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу корпуса и, следовательно, средний суммарный их выброс через аэрационный фонарь.

Средний суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферу корпуса электролиза от одного электролизера в единицу времени будет равен:

Л . И

- г- (3,

где: ¡П - среднее в единицу времени количество вредностей,

удаляемое через систему газоотсоса на основании данных, полученных химическими методами, кг/ч; £ - среднее значение КПД укрытия.

Как показали испытания газоулавливающих устройств с применением радиоизотопного способа, общая погрешность измерения эффективности составляет <3% при общей продолжительности испытаний одного укрытия 15 мин.

Для оценки влияния конструктивных мероприятий на выбросы загрязняющих веществ были проведены исследования на Братском, Иркутском, Новокузнецком алюминиевых заводах.

Испытания безгорелочного колокола, представляющего двухкамерную конструкцию (рис.2) с дожиганием отходящих газов от

¿я.'.

ТО

XX

¿гз

Рис.2 Безгорелочный газосборный колокол

1 - нижняя камера;

2 - верхняя камера;

3 - щель для выхода газа;

4 - отверстие для воздуха;

5 - отверстие для стыковки секций

электролизера в каплевидном сечении, показали значительное улучшение условий труда в корпусе электролиза. Содержание загрязняющих веществ в рабочей зоне снизилось по HF в 3 раза, по пыли в 3,2 раза, по бенз (а) пирену в 2,5 раза.

Испытанная конструкция позволяет более эффективно собрать загрязняющие вещества и улучшить условия труда.

Вторичный газоотсос является наиболее эффективным средством для улавливания непосредственно у места выделения всего комплекса загрязняющих веществ и тепла.

Автором разработано вторичное укрытие по A.c. № 1184872, устраняющее недостатки предыдущих конструкций (рис.3).

Вторичное укрытие смонтировано на серийном электролизере типа С-3 с измененной конструкцией анодного кожуха. Встроенный в анодный кожух газосборный коллектор равномерного всасывания

Рис.3 Вторичное укрытие

1 - уплотняющий козырек;

2 - поворотный рычаг;

3 - панель;

4 - газосборник;

5 - лабиринтное уплотнение;

6 - направляющая;

7 - верхнее положение панели;

8 - привод;

9 - газоход;

10 - тросовая подвеска

кольцевого сечения связан с ним ребрами и сам является элементом жесткости кожуха. В нижней части газосборника расположены всасывающие проемы переменного сечения. Объем газоотсоса в данной

о

конструкции удалось снизить до 8500 нм /ч за счет увеличения герметичности укрытия, что позволило уменьшить диаметр газоходов и улучшить обслуживание анода. Из-за уменьшения разрежения в колокольном газосборнике эффективность горелок несколько снижается. Испытания показали работоспособность конструкции вторичного укрытия, но имелись ряд недостатков, устранение которых в дальнейшем позволило создать новую конструкцию вторичного укрытия - поворотного типа (A.c. № 1252395) (рис.4).

Рис.4 Вторичное укрытие поворотного типа (поперечный разрез)

1 - газосборный коллектор; 2 - патрубок; 3 - анодный кожух; 4 - газоход; 5 - всасывающий проем- 6 - створка; 7 - глинозем; 8 - привод; 9 - тросовая подвеска; 10 - площадка; 11 - шарнир; 12 - поворотный сектор; 13 - крышка съемная; 14 - лестница; 15 - упор; 16 - лабиринтное уплотнение.

Для снижения утепления поверхности анода металлоконструкциями в укрытие газосборный коллектор равномерного всасывания уже не является частью анодного кожуха, а подвижно закреплен на нем. Такое решение позволило максимально приблизить всасывающие проемы укрытия к месту газовыделения и в сочетании с хорошей герметичностью углов укрытия уменьшить объем газоотсоса до 6000 м3/ч. Следует отмстить равномерное распределение скоростей воздушных потоков во всасывающих проемах газосборного коллектора в пределах от 1 до 3 м/с.

Работоспособность данной конструкции делает возможным применение укрытия поворотного типа в промышленном масштабе, для корпусов электролиза ВТ.

Одним из мероприятий является оснащение напольно-рель-совой машины аспирационной установкой, разработанной авторами по а.с. N 1452862, для улавливания загрязняющих веществ в месте их выделения в момент обработки электролизера. При этом выброс загрязняющих веществ в рабочую зону электролизника и анодчика сокращается примерно в 1,5 раза, уменьшается количество просы-пей на решетки и нулевую отметку и улавливается около 500 кг глинозема. Эффективность ее улавливания составила: по пыли -99:%, по газообразному фтору - 62%. Испытания установки показали недостаточную ее эффективность по улавливанию газообразного фтора, повышение которой возможно за счет напыления глинозема на тканевом фильтре.

Снизить неорганизованные выбросы из корпуса электролиза позволило использование фонарной газоочистки (ФГО). Она была применена на Братском алюминиевом заводе.

Газовоздушная смесь из фонаря по газоходам отсасывается вентилятором ВОД-50 и подается в скоростной скруббер, где орошается 20%-ным раствором хлорида магния. Проектная производительность шести блоков ФГО составляла 10 млн.м /ч - летом и 8

о

млн.м /ч - зимой. При этом неорганизованные аэрационные выбросы в атмосферу снижены на ~ 24%.

Для оценки влияния технологического состояния и различных операций, проводимых на электролизере, на выделение загрязняющих веществ в рабочую зону выполнены испытания на НкАЗе, ИркАЗе хронометражным способом.

Исследования показали, что только 50% времени электролизер работает с герметичным газосборником.

Продолжительность выполняемых операций на электролизере значительно превышает регламентированное время. Основной причиной следует считать несоблюдение производственной дисциплины, перерывы в поступлении сырья и,как следствие,неудовлетворительную глиноземную засыпку. Поэтому время проведения технологических операций, таких как: обвал корки электролита, утечка газа через неплотности должно быть сокращено до регламентированного - 64 мин.

Использование автоматизированного питания глиноземом (АПГ) позволяет сократить количество регламентированных обработок до одного раза в сутки и уменьшить время разгерметизации электролизера на 140 мин, что составляет 9,5% времени работы в сутки.

Эффективность колокольного газосборника зависит: от типа корпуса, так в одноэтажных корпусах она ниже на 10%, чем в двухэтажных; от вида обрабатывающей техники, при работе на-польно-рельсовой машины на 3-5% выше, чем при работе обрабатывающей машины типа МПК.

Наиболее важной для снижения выбросов является оценка эффективности колокольного газоотсоса в зависимости от технологического состояния электролизера: глиноземная засыпка, обработка, межоперационный период (м.о.), определенная радиоизотопным способом.

Результаты испытаний, проведенные радиоизотопным способом по оценке эффективности колокольного газоотсоса, обработанные на ЭВМ, позволили определить зависимость эффективности от объемов газоотсоса. С увеличением газоотсоса повышается эффек-

тивность улавливания и только при объемах газоотсоса 1000 м /ч эффективность стабилизируется и составляет 85%.

Проведенное сравнение эффективности колокольного газоотсоса, определенной различными способами, показали хорошую сходимость результатов испытаний. Так, для Братского алюминиевого завода среднее значение эффективности газоотсоса по раствору газоочистки равно 83%, по хронометражу - 72%, радиоизотопный способ-85%.

Полученные экспериментальные данные по КПД колокола и хронометраж подтверждают теоретические расчеты эффективности колокольного газоотсоса.

На основании проведенных исследований различных технологических и конструктивных решений сделан анализ этих мероприятий для оценки снижения выбросов фтористых соединений в окружающую среду. Анализ мероприятий проведен применительно к Братскому алюминиевому заводу.

Анализ выделений фтористых соединений в окружающую среду на БрАЗе показывает, что выбросы в атмосферу корпуса зависят от состояния технологии и КПД колокольного отсоса. Распределение выбросов показывает, что при КПД колокола 75,5% они составляют 3,8 кг/т А1, а при КПД колокола 96,4% - 0,56 кг/т А1, тогда после газоочистки выбросы соответственно равны 0,9 и 1,11 кг/т А1, при практически одинаковых КПД и КПИ газоочистного оборудования, суммарные выбросы равны 4,7 и 1,67 кг/т А1.

Основной задачей исследований явилось снижение выбросов фтористых соединений до нормативов ПДВ. В настоящее время удельные нормативы предельно-допустимых выбросов по суммарным фтористым соединениям для БрАЗа составляет 3,19 кг/т А1, что значительно больше уровня мировых стандартов 1,0-1,5 кг/т А1 для аналогичных заводов, работающих за рубежом.

Рассмотрены варианты использования испытанных решений. За базовый вариант принято КПД колокола 75,5% на БрАЗе за год с наиболее стабильной технологией (по данным технического отчета).

I вариант - повышение КПД колокола до 96,4% за счет внедрения АПГ, улучшения технологической дисциплины, автоматизации и механизации процесса;

II вариант - существующий КПД колокола 75,5%, применение аспирационной установки на МНР, очистка фонарных выбросов (ФГО);

III вариант - существующий КПД колокола 75,5%, применение вторичного укрытия, позволяющего повысить КПД укрытия до

91%.

Ориентировочная оценка испытанных технических решений показала, что самым дорогостоящим мероприятием является фонарная газоочистка, а использование аспирационной установки на МНР наиболее выгодно. Ее применение позволяет достичь нормативов ПДВ, а при доочистке выбросов ФГО и нормативов мировых стандартов.

Таким образом, при КПД колокола 96,4% достигаются нормативы ПДВ, рекомендованные для завода в настоящее время. Для сокращения выбросов после газоочистки, в которой применяются электрофильтры и пенные аппараты, возможно использование "сухой" очистки газов с эффективностью улавливания фтористых соединений до 99,4%, что позволит достичь выбросов уровня мировых стандартов.

Следует отметить, что анализ абсолютных значений выбросов фтористых соединений рассмотренных вариантов показывает, что любое, даже незначительное, нарушение ведения технологического процесса и нормальной работы газоочистного оборудования приведет к увеличению выбросов с превышением нормативов ПДВ.

Данные расчетов платы за загрязнение окружающей среды фтористыми соединениями показывают, что после внедрения II варианта снижение платежей составит 6,8 млрд.руб. в ценах 1995 г. (~ 1,4 млн.долларов США).

выводы

1. Разработан и внедрен радиоизотопный способ определения эффективности газоулавливающих устройств в условиях действующего производства алюминия с погрешностью определения 3%. Способ имеет достаточно высокую для данного рода измерений точность, относительно нетрудоемок, универсален, позволяет определять эффективность как единичных газосборников на электролизерах, так и систем газоотсоса.

2. Разработанный радиоизотопный способ позволил впервые качественно оценить выбросы фтористых соединений при различных технологических операциях, выполняемых на электролизере и, тем самым определить их влияние на КПД газоулавливания и выбросы загрязняющих веществ.

3. Получена зависимость КПД колокольного газоотсоса от объемов газоотсоса. С повышением объемов газоотсоса эффективность газоулавливания увеличивается до определенного предела. При оптимальных объемах газоотсоса - 1000 м3/ч эффективность газосборного колокола равна 85%. Показано, что действующие объемы газоотсоса достаточны только при условии равномерной работы колокола по длине ванны.

4. Расчетно-аналитическим методом с использованием результатов хронометражного способа оценено влияние отдельных технических решений при обслуживании электролизеров ВТ на эффективность работы газоулавливающих устройств.

Показано, что внедрение автоматизированного питания электролизеров глиноземом обеспечивает повышение КПД колокольного газоотсоса до 96,4 %.

5. Разработаны, испытаны и освоены технические решения, направленные на снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и рабочую зону на электролизерах ВТ:

5.1. Безгорелочный колокол. Значительно улучшает условия труда в корпусе электролиза. Содержание загрязняющих веществ в рабочей зоне снижается по газообразному фтору в 3 раза, по пыли -в 3,2 раза;

5.2. Вторичные укрытия. Снижают выделение загрязняющих веществ в окружающую среду, при этом эффективность укрытия в нормальном состоянии достигает 96%; при обработке - 26% (открыта одна продольная сторона); при работе АПГ (укрытие закрыто)-91%;

5.3. Аспирационная установка на напольно-рельсовой машине. Позволяет в период регламентированной обработки электролизера снизить концентрацию газообразных фтористых соединений в 2,3 раза, пыли - в 3,8 раза и уловить до 500 кг глинозема за сутки в корпусе электролиза. Эффективность установки по газообразному фтору - 62 %, по пыли - 99 %;

5.4. Фонарная газоочистка. Позволяет сократить неорганизованные аэрационные выбросы. Эффективность улавливания составляет: по газообразному фтору - 97%, по пыли - 70%, по смолистым веществам - 60%.

6. На основании анализа результатов испытаний эффективности и стоимости исследованных технических решений для Братского алюминиевого завода предложено:

- внедрить аспирационную установку на напольно-рельсовой машине, обеспечивающую удельные выбросы суммарных фторсое-динений - 1,5 кг/т при утвержденных удельных нормативах ПДВ -3,19 кг/т, за счет этого снижение платежей за выбросы фторсоеди-нений составит около 1,4 млн.долларов США;

- при ужесточении нормативов предельно-допустимых выбросов и наличии необходимых средств, внедрить автоматизированное питание электролизеров глиноземом и провести реконструкцию аппаратов мокрой газоочистки с переводом на "сухую" газоочистку, что позволит достигнуть мировых стандартов по выбросам -1,0 кг/т.

Аналогичные мероприятия рекомендуется провести и на других заводах, оснащенных электролизерами с верхним токоподводом.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Константинов В.Г., Эвертовская О.В. (Метляева О.В.), Косыгин В.К. Экологические аспекты при испытании безгорелочного колокола в производстве алюминия //Окружающая среда и здоровье человека: Сб.науч.тр./ИГМИ. - Иркутск., 1985.-С.64-67.

2. Аюшин Б.И., Эвертовская O.B. (Мстляева О.В.), Косыгин

B.К. Комплексные испытания безгорслочного колокольного газосборника алюминиевых электролизеров//Цветная металлургия, 1986, № 2, С.24-26.

3. Эвертовская О.В.(Мстляева О.В.). Мероприятия, направленные на охрану окружающей среды в алюминиевой промышленности// Молодые ученые и новаторы производства приангарья в борьбе за технический прогресс: Тез.докл./ - Иркутск, 1986, -€.104.

4. Яблонский К.В., Мстляева О.В., Ведерников Г.Ф., Сафаро-ва JI.E. Оценка эффективности газоулавливания в корпусах электролиза алюминия, оборудованных электролизерами с верхним токоподводом// Повышение эффективности и надежности работы алюминиевых электролизеров: Сб.науч.тр./ВАМИ.-JI., 1988. -

C.87-92.

5. Косыгин В.К., Ведерников Г.Ф., Мстляева О.В. Испытания вторичного газоотсоса на электролизерах с верхним токоподво-дом//Решение экологических проблем в производстве алюминия: Сб.науч.тр./ВАМИ,- Л., 1990. - С.34-38.

6. А.С.№ 1184872 СССР. Газоотсос алюминиевого электролизера /Косыгин В.К., Шемет Ю.В., Эвертовская О.В.(Метляева О.В.), Минцис М.Я., Дударев Ю.И./ - Бюлл.изобр., 1985, N 38.

7. А.С.№ 1452862 СССР. Машина для обработки алюминиевых электролизеров /Попченков И.Н., Фукс A.M., Ласксева A.M., Табачник А.Д., Мстляева О.В., Хромовских О.С., Кравченко В.И., Кречетов В.П., Тропин Г.А./ - Бюлл.изобр., 1989, № 3.

8. Яблонский К.В., Дацюк Т.А., Крюковский В.А., Мстляева О.В., Сафарова Л.Е. Исследование снижения загрязнений воздушной среды алюминиевыми электролизерами с оценкой предельно-допустимых выбросов методом трассер-техники. Тезисы доклада//Сб.Международной конференции в Сан-Франциско/ -Сан-Франциско, 1994, AIME.

9. Смола В.И., Сафарова Л.Е., Гришин А.П., Метляева О.В., Снижение выбросов фтористых соединений при внедрении различных технических конструктивных решений для электролизеров с верхним подводом тока и самообжигающимися анодами// Сб.научн.тр./ ВАМИ. - СПб, 1996. - С.104-112.