Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия:

Л. А. Исаева, доцент кафедры металлургии цветных металлов, канд. хим. наук
Ю. Г. Михалев, профессор кафедры физической и неорганической химии, докт. хим. наук, эл. почта: y.mihalev@bk.ru
Н. Ю. Жаринова, доцент кафедры географии, канд. биолог. наук

Приведены результаты экспериментальных исследований скорости образования криолитоглиноземных корок. Измерены плотность, прочность и толщина полученных корок. Корки формировались из глинозема от пяти различных поставщиков. Приведены физико-химические свойства используемых глиноземов. Существует условное разделение на два типа: А — произведенный на заводах России и ближнего зарубежья; Б — импортный песчаный глинозем. Описана экспериментальная установка и методика проведения экспериментов. Приведены зависимости температуры от времени на разной высоте глиноземной засыпки. Полученные данные были использованы для расчета скорости формирования корки (V), теплового потока (Q) через корку с глиноземом и теплопроводности корки (λ_к). Приведена методика их расчета. Представлены зависимости высоты подъема расплавленного электролита в глиноземной засыпке от времени для глиноземов разных типов. Высота подъема электролита практически линейно зависит от времени, и корка росла непрерывно, пока она находилась в контакте с электролитом. Показано, что песчаные глиноземы (тип Б) из-за быстрого проникновения в них электролита в 2–3 раза быстрее образуют криолитоглиноземную корку по сравнению с глиноземом типа А. Вследствие большого содержания α-Al₂O₃ и фракции –45 мкм в глиноземах типа А теплопроводность, толщина и прочность корок значительно меньше, чем корок из типа Б. Полученные результаты полезны для расчета теплопотерь электролизерами через криолитоглиноземную корку. Технологи, опираясь на представленные данные, могут судить о получаемом отклике электролизной ванны при изменении типа загружаемого глинозема.

1. Zhang Q. Thermochemical behaviour and stability of aluminium smelter crust. — Auckland : University of Auckland, 2015.
2. Allard F., Désilets M., LeBreux M., Blais A. Chemical characterization and thermodynamic investigation of anode crust used in aluminum electrolysis cells // Light Metals. 2015. P. 565–570.
3. Allard F., Désilets M., LeBreux M., Blais A. The impact of the cavity on the top heat losses in aluminum electrolysis cells // Light Metals. 2016. P. 289–294.
4. Nikandrov K., Zarouni A., Akhmetov S., Ahli N. Evolution of crust breaker control for DX+ and DX+ ultra technologies // Light Metals. 2016. P. 511–514.
5. Marinho D. C., Mourão M. B. Study of alumina dissolution in cryolitic bath to the vertical soderberg (VSS) aluminum production process // Light Metals. 2018. P. 523–532.
6. Jassim A., Mofor E., Eddin J. W., Polle S., Whitfield D. Effect of changes in anode top cover composition on anode butt quality // Light Metals. 2018. P. 1243–1251.
7. Wei S., Liu J., Ranaweera C., Groutso T., Taylor M. Microstructure and properties analysis of aluminium smelter crust // Light Metals. 2019. P. 779–785.
8. Исаева Л. А., Поляков П. В. Глинозем в производстве алюминия электролизом. — Краснотурьинск : Издательский дом ОАО «Богословский алюминиевый завод», 2000. — 199 с.
9. Rye K. A. Alumina crusting in cryolitic melts. Part II: Bulk properties of crust // Light Metals. 1992. P. 503–509.
10. All S. A., Gегlасh J., Hennig U. Vеrhаltеn von Рulverschiittungen aus Aluminiumoxiden in Fluoridschmelzen und Eigenshaften dег Reaktionsprodukte // Erzmetall. 1980. Vol. 33, No. 10. P. 502–509.
11. Kheiri M., Gerlach J., Hennig U., Kammel R. Bildung und Yerhalten Vоn Krusten Sowie Boden Schlamm bei dеr Aluminium Reduktionselektrolyse // Erzmetall. 1987. Vol. 40, No. 3. P. 127–131.
12. Rye K. A. Crust Formation in Cryolite Based Baths: Ph. D. thesis. — Trondheim, 1992. — 231 р.
13. Eggen T., Rolseth S., Rye K., Thonstad J. Alumina crusting in cryolitic melts. Part I: Penetration of molten electrolyte into alumina // Light Metals. 1992. P. 495–502.
14. Less L. N. The сrusting bеhаviоuг of smelter aluminas // Metallurgical Transaction. 1977. Vol. 8B. P. 219–225.
15. Townsed D. W., Boxall L. G. Crusting behavior of smelter аluminаs // Light Metals. 1984. P. 649–665.
16. Бузунов В. Ю., Печерская Т. Д., Таянчин А. С. Качество и структура поставок глинозема на алюминиевые заводы РУСАЛ // Первый международный конгресс «Цветные металлы Сибири». 2009. С. 248–253.
17. Skybakmoen E., Solheim A., Sterten A. Phase diagram for the system Na3AlF6 – AlF3 – Al2O3. Part II: Alumina solubility // Light Metals. 1990. P. 317–323.
18. Качановская И. С., Сираев Н. С., Потоцкая Н. В. Растворение глинозема в криолите // Цветные металлы. 1969. № 9. С. 64–66.
19. Исаева Л. А., Браславский А. Б., Поляков П. В. Влияние содержания альфа-фазы и гранулометрического состава на скорость растворения глинозема в криолитоглиноземных расплавах // Изв. вузов. Цветная металлургия. 2009. № 6. С. 35–40.