Демонтаж алюминиевой ванны

29.01.2017

Практика работы показывает, что футеровка шахты ванны, особенно подовые блоки и швы между блоками, а также кожуха в процессе эксплуатации претерпевают ряд изменений и деформаций. Уже после обжига ванны ее кожух несколько деформируется, а в угольной футеровке появляются небольшие трещины.
После пуска ванны эти трещины заполняются электролитом и металлом, а угольная футеровка пропитывается электролитом (преимущественно фтористым натрием) и увеличивается в своем объеме. Электролит и металл, проникая в толщу футеровки в первый период работы ванны, застывают там. Затем, по мере разогрева ванны, фтористые соли начинают проникать дальше и вступать во взаимодействие с содержащимися в кирпичной кладке химическими соединениями, что сопровождается увеличением ее объема. Это взаимодействие иногда распространяется довольно глубоко в кладку в центре цоколя (захватывает 3—4 ряда кирпича) и сходит на нет к краям цоколя.
В результате термических расширений кожуха и футеровочных материалов, а также химических взаимодействий электролита с футеровочными материалами с течением времени продольные стенки кожуха в верхней своей части выгибаются (выпучиваются) наружу, а торцы приподнимаются вверх, образуя зазор между кладкой цоколя и кожухом иногда до 90—100 мм, а то и более.
Кроме изгиба стенок кожуха, с течением времени работы ванны происходит медленный подъем подины, что, помимо влияния на деформацию кожухов, приводит к изгибу катодных стержней в средней их части. Вследствие подъема подины в анкерных болтах, крепящих кожух к фундаменту, возникают значительные усилия. Эти усилия в отдельных случаях приводят к разрыву одного или нескольких анкерных болтов и последующему перекосу кожуха вместе с заключенной в ней футеровкой.
Под воздействием усилий, развивающихся в ванне, наряду с разрывом углов кожуха и анкерных креплений наибольшему разрушению подвергается внутренняя часть угольной футеровки, т. е. подовые блоки и швы между ними. В процессе работы ванны эта часть блоков и швов постепенно выкрашивается в виде отдельных кусочков и чешуек, которые извлекаются из ванны вместе с пеной.
Обычно подина разрушается неравномерно, так как скорость разрушений блоков и швов между ними не одинакова. В тех местах подины, где скорость разрушения наибольшая, через определенный промежуток времени обнажаются катодные стержни. Соприкосновение катодных стержней с расплавленным алюминием приводит к быстрому растворению их в алюминии и, следовательно, к резкому понижению качества получаемого в ванне металла. Такую ванну отключают на капитальный ремонт.
Остановка ванны на демонтаж обычно вызывается тремя основными причинами: 1) проникновением жидкого алюминия к катодным стержням, что происходит в результате местных и общих разрушений угольной футеровки (блоков и швов) подины ванны; признаком этого является загрязнение алюминия железом до недопустимых пределов; 2) сильной деформацией кожуха, приводящей к его разрыву и, как следствие, к нарушению целостности футеровки ванны, вследствие чего дальнейшая эксплуатация ее становится затруднительной; 3) разрывом анкерных креплений кожуха или отрывом их от фундамента и, как следствие, резким перекосом ванны, в связи с чем нарушается нормальное ведение технологического процесса.
Если ванну по той или иной причине решено отключить на капитальный ремонт, из нее по возможности извлекают весь металл и жидкий электролит при помощи сифона или вакуум-ковша. Затем ванну с помощью ножевых или винтового короткозамыкателя выключают из электрической цепи и как можно выше приподнимают анод.
Подъем анода производят с такой скоростью, чтобы он не успел, «вмерзнуть» в оставшийся в ванне электролит, а также не покрылся коркой застывшего электролита, которая может послужить в дальнейшем электроизоляцией при использовании анода для обжига ванны после капитального ремонта.
С поднятым анодом ванна остывает в течение примерно двух суток. Последнее может быть ускорено обдуванием ванны холодным (сжатым) воздухом или заливкой на поверхность горячего электролита воды. Вода подается в ванну во избежание взрыва с особой осторожностью через специальную насадку с мелкими отверстиями.
Во время остывания ванны отбойным молотком производят обрубку электролита, застывшего на поверхности боковой футеровки. В это же время снимают шторы, отключают вентиляцию, производят расшиновку анода и катода, а также разбирают подъемный механизм, устройство для питания ванны глиноземом и снимают вольтметр.
После остывания ванны из нее извлекают анод (с помощью мостового крана или домкратов и лебедок) и ставят его около ванны на деревянные прокладки (шпалы) или направляют в торец корпуса.
Оставшийся в ванне электролит с помощью отбойного молотка выбивают из ванны и в виде кусков так называемого «оборотного» электролита складывают около ванны.
После удаления электролита в ванну наливают воду. Так как ванна охладилась еще неполностью, то часть воды (наряду с расходом ее на пропитывание и взаимодействие с химическими соединениями) испаряется. Поэтому ее приходится все время добавлять примерно в течение суток.
Налитая в ванну вода взаимодействует с имеющимся в футеровке карбидом алюминия. Разложение карбида алюминия водой приводит к разрыхлению угольной футеровки, что значительно облегчает извлечение ее из ванны.
С поверхности подины сначала удаляют верхнюю часть, наиболее пропитанную электролитом, совместно с остатками электролита. Эту смесь электролита с углем в производстве называют «пушонкой». Верхняя часть «пушонки» менее загрязнена, чем нижняя ее часть. Поэтому верхнюю часть пушонки используют в действующих ваннах, а нижнюю часть направляют в пусковые ванны или на флотацию.
Однако впитавшийся в футеровку электролит только небольшой своей частью возвращается в производство, основная же масса его (до 80%) теряется безвозвратно.
Как только «пушонка» удалена из ванны, приступают к извлечению оставшегося в ванне алюминия, который находится в ней в виде сплошной плиты («козла»). Удаление «козла» производят путем отрыва его от подины мостовым краном или гидравлическим домкратом. Извлеченный из ванны «козел» переплавляют в работающих ваннах.
Затем из ванны извлекают футеровку и катодные стержни Футеровку направляют на свалку, а катодные стержни сортируют. С годных сбивают чугун, подвергают их правке и снова вставляют в новые секции. Негодные стержни идут в металлолом.
По окончании выбойки футеровки тщательно осматривают кожух и анкерные лапы, определяя пригодность их для дальнейшего использования. Если кожух сильно деформирован и имеет разрывы по сварке, особенно в углах, его разрезают и вывозят для сдачи на переплавку. Также поступают с анкерными лапами.
В случае небольших изъянов кожуха их устраняют, а кожух оставляют служить еще одну кампанию.