HomeАлюминий › Автоматизация производства в алюминиевой промышленности

Автоматизация производства в алюминиевой промышленности

Автоматизация производства в алюминиевой промышленностиНевиданные темпы развития технического прогресса в наш век налагают все новые и новые обязанности на обитателей нашей планеты. Человек должен быть рачительным хозяином: неуклонно заботиться об охране окружающей среды, не губить зря зеленых насаждений, экономно расходовать дары океана и земных недр. Недаром в Конституции Союза Советских Социалистических Республик записано, что граждане СССР обязаны беречь природу, охранять ее богатства.

 

Необходимость охраны природы отражена и в законодательствах многих других стран. Быстрый рост промышленности влечет за собой стремительное истощение запасов металлических руд, нефти и природного газа. Некоторые экономисты считают, что многие полезные ископаемые будут извлечены почти полностью к концу нашего века. А вот алюминиевой промышленности нехватка сырья не грозит ни в XXI, ни в XXII веке.

 

Запасы алюминиевого сырья практически неисчерпаемы. Недавно были найдены огромные залежи высококачественных бокситов в Австралии — около пяти миллиардов тонн, что составляет примерно половину их количества, выявленного до сих пор. Предполагается, что к первой четверти XXI века разведанные запасы бокситов удвоятся и превысят 20 миллиардов тонн.

По мнению некоторых зарубежных специалистов, основные запасы бокситов (без СССР) будут исчерпаны к 2020 году, и поэтому большую часть производимого в мире алюминия придется извлекать из других его руд — каолинов, сиенитов, андалузитов. В Советском Союзе еще шире развернется переработка Кольских и сибирских нефелинов. Наряду с совершенствованием традиционного способа Байера для переработки алюминиевого сырья будут применять и различные новые способы.

Алюминиевые руды с высоким содержанием кремния предложено перерабатывать кислотными способами. Поскольку алюминий по своей природе обладает амфотерными свойствами, то есть одинаково хорошо растворяется в кислотах и щелочах, а кремний в кислотах практически нерастворим, то обрабатывая такие руды кислотой, можно отделить глинозем от кремнезема.

 

При этом нет необходимости использовать известь, чтобы связать кремнезем, как это приходится делать при спекании. , Однако себестоимость глинозема, получаемого при переработке кислотными способами бедных алюминиевых руд, выше, чем по способу Байера. Вот почему усилия исследователей по-прежнему направлены на дальнейшее совершенствование этого столь хорошо себя зарекомендовавшего способа производства глинозема.

 

Увеличить его эффективность можно повысив температуру выщелачивания. С повышением температуры возрастает степень извлечения глинозема из боксита, а также повышается устойчивость рабочих растворов. И еще одно важное преимущество — значительно сокращается аппаратура, необходимая для выпарки — самой энергоемкой стадии процесса Байера, и уменьшается время выщелачивания.

Однако проведение процессов выщелачивания при высоких температурах (300-350 С) требует замены существующих автоклавов трубчатыми.
Высокотемпературное выщелачивание немыслимо без эффективной технологической схемы полного использования тепла. Поэтому алюминщики, совершенствуя процесс Байера, стремятся найти правильное (оптимальное) решение проблемы. Уже достигнуты значительные успехи. Созданы схемы использования тепла, которые позволяют снизить расход пара на тонну глинозема с 6-8 до 2-3 тонн.

В Советском Союзе успешно разрабатывается другой весьма оригинальный способ переработки бокситов с высоким содержанием кремния — гидрохимический. Его главное достоинство — большая простота. Полностью устраняется операция спекания шихты при температуре 1200-1300°С, не нужны уже громоздкие печи со сложной системой улавливания пыли.

 

Руда подвергается выщелачиванию при 300-350°С. Успешная разработка этого технически несложного способа стала возможной лишь благодаря систематическому и глубокому изучению системы, состоящей из оксидов натрия, алюминия, кремния, кальция и воды (Na30 — А1303 — SiOa — CaO — H20), Понимание химического поведения этой системы, во многом определяющей различные процессы глиноземного производства, дало возможность разработать технологию извлечения глинозема на новой принципиальной основе. Помогла и новая техника — автоклавы, способные работать при высоких температурах.

Изобретательская мысль стремится создавать и новые методы, получения металлического алюминия. Один из них может стать серьезным соперником такого, казалось бы, незаменимого и незыблемого процесса, как электролиз криолито-глиноземных расплавов, и столь простого и совершенного способа Байера. При имени его изобретателя метод называется Тот-процессом и пригоден для переработки бедных бокситов и глин.

 

Глину смешивают с коксом и пропускают через смесь хлор — газ. Полученный хлорид алюминия очищают от примесей и смешивают с гранулами марганца, который вытесняет из него алюминий, а сам превращается в хлористую соль. Хлористый марганец затем окисляют кислородом воздуха в диоксид. При этом хлор освобождается и возвращается в процесс, так же как и марганец.

У нового способа много преимуществ — не образуется красный шлам, переработка которого доставляет алюминщикам много забот, не нужны вредные для здоровья фтористые соли, не загрязняется окружающая среда. К тому же гораздо меньше капиталовложения, дешевле обслуживание. Расход энергии при новом способе производства алюминия составляет всего 10 %, а себестоимость 50 % от существующих ныне способов.

 

Японская фирма \»Мицуи алюмина\» разработала новую технологию выплавки и Очистки алюминия, которая дает значительную экономию электроэнергии. По новой технологии бокситы нагревают с коксующимся углем до 2000°С. При такой температуре алюминий, который содержится в руде, отделяется от кислорода подобно тому, как железные руды расстаются с кислородом при выплавке чугуна в доменной печи.

 

Полученный алюминий рафинируют, получают слитки металла чистотой 99,9 %. Уже несколько лет работает в Японии установка, построенная фирмой \»Мицуи алюмина\». Получаемый на этой установке алюминий значительно дешевле, чем при производстве традиционными методами.

Повышения эффективности производства глинозема и алюминия без изменения конструкции аппаратов и технологических параметров процессов можно достичь и другим путем — автоматизацией заводе уже несколько лет успешно действует автоматизированная система управления (АСУ) технологическими процессами производства глинозема из нефелина. Эта система, получившая название \»Нефелин-1\», взаимосвязанно управляет приготовлением шихты, спеканием, выщелачиванием спека, карбонизацией.

 

Комплекс средств вычислительной техники, которой располагает АСУ, размещен в двухэтажном корпусе. В просторном светлом зале, где кондиционерами поддерживаются заданные температура и влажность воздуха, за пультом управления сидит оператор. Оператор контролирует протекание технологических процессов и \»помогает\» машине ими управлять. Он может в любой момент оперативно скорректировать тот или иной технологический параметр.

В распоряжении оператора специальное устройство — дисплей, на громадном телевизионном экране которого по вызову высвечивается значение измеряемых параметров. Одновременно на экране появляется и их регламентное (предписанное) значение для любого аппарата, которым интересуется оператор. Параметры могут быть самыми разными: потоки растворов и пульпы, их химический состав, уровни растворов в реакторах и баках и многие другие.

 

В случае отклонения какого-либо параметра от регламента включается световая сигнализация и на экране дисплея автоматически вспыхивает цифра, показывающая это отклонение. Допустим, по какой-либо причине переполнился бак промежуточной продукции и раствор может перелиться через край. На экране дисплея мгновенно появится информация о превышении предельно допустимого уровня. Оператор немедленно примет необходимое решение и даст команду на понижение производительности предыдущей стадии процесса или на повышение последующей.

Для реализации этих команд в его распоряжении имеются органы дистанционного управления. Нажимая ту или иную кнопку на пульте управления, оператор\’ может изменить любой параметр процесса, в данном случае поток раствора. Специалисты Советского Союза совместно с коллегами из Народной Республики Болгарии разработали новую технологию и создали высокопроизводительную литейную композиционную машину. Она не имеет аналогов в мировой практике алюминиевого производства. Внедрение таких машин на алюминиевых заводах дает возможность осуществлять комплексную автоматизацию производства.

Трудно даже подсчитать, какую огромную экономию даст оснащение глиноземных заводов различными автоматическими приборами и особенно широкое внедрение автоматизированной системы управленин установкой \»Нефелин-1\».

Теперь АСУ можно встретить и на алюминиевых заводах. Здесь ее эффективность еще больше, поскольку процесс электролиза криолито-глиноземных расплавов требует очень тонкого регулирования. Затраты на сооружение автоматической системы управления очень быстро окупаются. Например, в США на одном алюминиевом заводе для этого потребовалось всего шесть месяцев.

 

При столь быстром развитии технического прогресса следует в недалеком будущем ожидать почти полной автоматизации производства на глиноземных и алюминиевых заводах с широким использованием вычислительной техники. А со временем — в более далекой перспективе — появятся заводы-автоматы, которые будут обслуживаться роботами.

Автоматизация производства в алюминиевой промышленности, по-видимому, пойдет по двум направлениям: и вглубь, и вширь. Развитие вглубь — это передача \»на откуп\» автоматам все новых и новых функций управления, таких как настройка и наладка отдельных элементов и подсистем, что в нестоящее время под силу только высококвалифицированным специалистам. Вширь — это переход от местной частичной автоматизации отдельных технологических процессов к комплексной автоматизации всего производства.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.