Физико-технический институт, ФГБОУ ВО Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск, Россия:

И. А. Сысоев, ведущий науч. сотр. отдела инновационных технологий
В. В. Кондратьев, начальник отдела инновационных технологий
А. И. Карлина, зам. начальника управления научной деятельности

ФГАОУ ВПО Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия:

С. Г. Шахрай, доцент, каф. техносферной безопасности горного и металлургического производства, эл. почта: shahrai56@mail.ru

Приведен краткий обзор возможных подходов к регулированию энергетического режима электролизеров и состава электролита; выполнен их анализ. Отмечены достоинства и недостатки разных способов, используемых в мировой практике. Выявлено, что важнейшим фактором, определяющим достижение высоких технико-экономических показателей электролитического получения алюминия, являются правильно подобранная температура электролита и значение его перегрева. На основании изученных материалов определены способы разработки малозатратного и эффективного метода управления энергетическим режимом работы электролизера. Выполнены эксперименты, результаты которых позволили вывести формулу для расчета температуры ликвидуса электролита. Проведены исследования влияния различных факторов на температурные характеристики электролитов при производстве алюминия. Цель работы заключалась в определении оптимальных параметров и создании алгоритма управления энергетическим режимом электролизеров путем контроля и автоматического поддержания в заданных пределах рабочего напряжения и температур электролита. На основании созданного алгоритма управления была разработана компьютерная программа и проведены ее промышленные испытания на действующем производстве. Результаты работы можно использовать при разработке и внедрении технологии автоматизированного управления электролизерами для получения алюминия.

В порядке обсуждения.

1. Шахрай С. Г., Белянин А. В., Кондратьев В. В. Повышение энергетической эффективности электролитического производства алюминия // Сб. докл. VI междунар. конгресса «Цветные металлы–2014», Красноярск, 15–18 сент. 2014. С. 361–372.
2. Федеральный закон № 261-ФЗ РФ. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации ; принят Гос. Думой 11.11.2009 г.
3. Tarcy G. P., Torklep K. Current Efficient in Prebake and Soderberg // Light Metals. 2005. Vol. 2. P. 319–334.
4. Solheim A., Rolseth S., Skybakmoen E., Stoen L., Sterten E., Store T. Liquidus temperature and alumina solubility in the system Na₃AlF₆ – AIF₃ – LiF – CaF₂ – MgF₂ // Light Metals. 1995. Vol. 2. P. 451–460.
5. Михалев Ю. Г., Браславский А. Б., Исаева Л. А. Влияние криолитового отношения, перегрева электролита и добавок фторида калия на скорость растворения глинозема // Сб. докл. XI междунар. конф. «Алюминий Сибири», Красноярск. 2005. С. 6–8.

6. Grotheim K., Kvande H. Introduction to Aluminium Electrolysis - Understanding the Hall-Heroult Process // Aluminium-Verlag. Dusseldorf. 1993. — 232 р.
7. Paulino L., Yamamoto J., Camilli R. A., Araujo J. C. Bath ratio control improvements at Alcoa posos de caldas — Brazil // Light Metals. 2005. P. 419–426.
8. Meghlaoui A., Aljabri N. Aluminum Fluoride control Strategy Improvement // Light Metals. 2003. Vol. 1. P. 425–435.
9. Bonnardel O., Homsi P. The Pechiney Semi-Continuous & Automatic Measurement Device (CMD), A New Tool for Automatic Measurements // Light Metals. 1999. Р. 303–309.
10. Rieck T., Iffert M., White P., Rodrigo R., Kelchtermans R. Increased Current Efficiency and Energy Consumption at the TRITMENT Smelter Essen using 9 Box Matrix Control // Light Metals. 2003. Vol. 2. Р. 449–456.
11. Турусов С. Н., Ножко С. И., Седых В. И. Сравнительная оценка датчиков измерения степени перегрева электролита в алюминиевом электролизере // Цветная металлургия. 2005. № 54. C. 35–38.
12. Bath Temperature & Chemistry Measurement / Официальный сайт Heraeus Electro-Nite [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://heraeus-electro-nite.com/en/sensorsformoltenmetals/aluminium/liquidusandsuperheatcontrol/liquidusandsuperheatcontrol_1.aspx (дата обращения 14.04.2016).
13. Wang X., Hosier В., Tarcy G. Alcoa STARprobe™ // Light Metals. 2011. Vol. 2. P. 483–489.
14. Wang X., Tarcy G., Batista E., Wood G. Active pot control using Alcoa STARprobe™ // Light Metals. 2011. Vol. 2. P. 491–496.
15. Березин А. И., Пискажова Т. В., Грицко В. В. и др. Управление технологией электролиза по перегреву электролита // Сб. докл. XII междунар. конф. «Алюминий Сибири», Красноярск. 2006. С. 27–35.
16. McFadden F. J. S. Control of temperature in aluminium reduction cells-challenges in measurement and variablity // Light Metals. 2001. Vol. 2. P. 1171–1180.
17. Пат. 2467095 РФ. Способ определения концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве / Ершов В. А., Сысоев И. А. ; опубл. 20.11.12, Бюл. № 32.
18. Сысоев И. А., Ершов В. А., Богданов Ю. В. и др. Исследование влияния технологических факторов на температурные характеристики электролитов при производстве алюминия // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2010. № 2. C. 193–198.
19. Ershov V. A., Sysoev I. A., Kondratiev V. V., Bogdanov Yu. V., Kamagantsev V. G. Controlling the concentration of alumina in the electrolyte during the production of aluminum // Metallurgist. 2012. Т. 55, № 11/12. С. 859–864.
20. Sysoev I. A., Ershov V. A., Kondrat’ev V. V. Method of controlling the energy balance of electrolytic cells for aluminum production // Metallurgist. 2015. Т. 59, № 3.
21. Сысоев И. А., Ершов В. А. Программа управления энергетическим режимом электролизеров при производстве алюминия «Перегрев»: свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ // Св. ГР № 2014615075 РФ ; заявл. 19.03.2014 ; зарегистр. 16.05.2014.