Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

кривым охлаждения. Электропроводность измеряли в широком температурном интервале методом импеданс-спектроскопии. Основными компонентами гарнисажа являются криолит, фторид кальция и глинозем. Температура фазовых переходов образцов гарнисажа близка к таковой промышленного электролита. Температурная зависимость электропроводности образцов отражает ф азовы е изменения в гарнисаже при его охлаждении. Ключевые слова: гарнисаж, электролизер, температура ликвидуса, температура солидуса, электропроводность. PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF ACCRETION AND SIDE LEDGE SAMPLES OF ACTIVE ALUMINUM ELECTROLYZERS A. A. Kataev1, O. Yu. Tkacheva12, A. A. Redkin1, P. A. A rk h ip o v 1, Yu. P. Za ikov12 11nstitute o f High-Temperature Electrochemistry o f the Ural Branch o f the RAS, Yekaterinburg, Russia 2Ural Federal University Named after the First President o f Russia B. N. Yeltsin, Yekaterinburg, Russia A b stra c t The physico-chemical properties of the side ledge samples, taken from a stopped industrial aluminum bath, have been investigated. The sam ples composition was studied by X-ray phase analysis. The liquidus and solidus temperatures were determined by thermal analysis (TA) using the cooling curves. The electrical conductivity was m easured over a wide temperature range by impedance spectroscopy. The main components of the side ledge are cryolite, calcium fluoride and alumina. The temperature of the phase transitions of the side ledge samples is close to that of the conventional electrolyte. The temperature dependence of the electrical conductivity reflects the phase changes in the side ledge during cooling. Keywords: side ledge, cell, liquidus temperature, solidus temperature, electrical conductivity. Введение Одним из наиболее перспективных направлений для развития энергоэффективной и ресурсосберегающей технологии получения алюминия является минимизация затрат в период пуска высокоамперных алюминиевых электролизеров. Срок службы алюминиевого электролизера может быть увеличен на 20-25 % за счет корректного проведения пускового периода [ 1 ], это значит, что на этапе пуска алюминиевого электролизера должен быть организован максимально быстрый вывод электролизных ванн в работу с минимальными потерями ресурсов. В ходе пускового и послепускового периода работы в промышленном электролизере формируется гарнисаж и настыль. На этой стадии возможно снижение энергзатрат путем быстрого формирования защитной настыли и гарнисажа, которые позволяют снизить тепловые потери за счет дополнительного утепления электролизера, повысить магнитогидродинамическую стабильность электролизера за счет уменьшения горизонтальных токов в жидком алюминии, в итоге снизить межполюсное расстояние. Быстрое формирование настыли и гарнисажа сократит длительность послепускового периода, позволит снизить напряжение на электролизере, что приведет к снижению удельного расхода электроэнергии. Согласно данным [2], состав гарнисажа неоднороден и меняется по составу от границы с электролитом к стенке. Выделяется три зоны гарнисажа. Наиболее однородной является зона около борта электролизера, она полностью находится в твердом состоянии и не содержит пор. Следующие зоны содержат значительное количество жидкой фазы в кристаллических порах. Зона, непосредственно граничащая с электролитом, не имеет четкой границы и находится в динамическом равновесии с электролитом; ее состав может меняться в зависимости от величины перегрева электролита. В работах [3, 4] также указывается на то, что гарнисаж содержит значительное количество жидкой фазы. Это подтверждается результатами термодинамического моделирования соотношения жидкой и твердой фаз. Жидкая фаза исчезает полностью только при температурах ниже 700 °С. Таким образом, гарнисаж может обладать значительной электрической проводимостью благодаря наличию электропроводной жидкой фазы. Состав гарнисажа отличается от состава электролита повышенным содержанием глинозема. Кроме того, в состав гарнисажа входят сложные соли кальция, которые значительно влияют на тепло- и электропроводные свойства. Электропроводность криолитов с добавками фторидов алюминия, кальция и глинозема изучали в работе [5]. Было обнаружено, что добавки фторидов кальция и алюминия уменьшают проводимость жидкой фазы, но приводят к увеличению электропроводности смешанной твердо-жидкой фазы. Целью работы являлось исследование физико-химических свойств (состава, температуры фазовых переходов, электропроводности) образцов настыли действующих электролизеров. Экспериментальная часть Образцы гарнисажа были отобраны из остановленного электролизера с самообжигающимися анодами (ОАО «КрАЗ»). Срок службы ванны составил 31,77 месяца. Область взятия проб схематично показано на рис. 1. 407