Эрозионно-стойкая огнеупорная система позволила заводу Nordic Aluminum удвоить срок службы электролизера и добиться нулевого уровня утечки фтора
Информация о заказчике
Норвежская группа по производству зеленого алюминия с годовой производственной мощностью 500 000 тонн низкоуглеродного алюминия методом электролиза, использующая новую технологию инертных анодов. Основные проблемы:
1. Эрозия футеровки электролизера: проникновение натрия/фторида приводит к расширению катодных блоков, а срок службы ванны составляет всего 1800 дней (у лидера отрасли более 2500 дней).
2. Образование наростов в алюминиевых печах: скорость осаждения Al₂O₃ на стенках печи до 10 мм/месяц, снижение тепловой эффективности на 15%.
3. Риск протечек при разливе: недостаточная термостойкость огнеупорного материала проточного канала, что приводит к частым авариям с утечкой алюминия.
4. Давление со стороны экологического контроля: существующие материалы не отвечают требованиям Директивы ЕС по промышленным выбросам в отношении контроля перфторуглеродов (ПФУ).
Основные технологии
✅ Высокая непроницаемость: устойчивость к химическому воздействию расплавленного криолита (Na₃AlF₆) при 940℃.
✅ Контроль термических напряжений: экстремально быстрое повышение температуры в электролизере ΔT＞500℃/ч
✅ Инертный интерфейс: блокирование реакции смачивания между жидким алюминием и огнеупорным материалом (углом контакта > 130°)
Индивидуальные решения
| Оборудование / Условия работы | Инновационные решения в области материалов | Прорывные технологии |
|------------------------|-----------------------------------|-----------------------------|
| Футеровка электролизера | Связанный кремний-нитридный кремний-карбидный кирпич (Si₃N₄-SiC) | Открытая пористость ＜12%, проницаемость натрия ↓80% |
| Ванна алюминиевой печи | Хромокорундовые монолитные заливочные массы | Самогенерирующаяся изолирующая пленка Al₂O₃-Cr₂O₃ на поверхности | Ванна алюминиевой печи | Хромокорундовые монолитные заливочные массы | Ванна алюминиевой печи
| Разливочные желоба | Муллитовые сборные изделия, армированные боридом циркония | Термостойкость > 50 циклов (ASTM C1171)|
| Системы очистки дымовых газов | Керамические фильтрующие трубы из углеродного волокна | Задержание фторидной пыли 99,95% |
Интеллектуальная система поддержки:
Монитор потенциала футеровки электролизера (раннее предупреждение о глубине проникновения натрия)
Система прогнозирования спекания печи на основе ИИ (точность >92%)
Модульная конструкция желоба для быстрой замены (время замены <4 часа)
Эффективность внедрения (сравнение данных за 36 месяцев)
⚡ Срок службы электролизерной ванны: 1800 дней → 2800 дней, увеличение производства одной ванны на 850 тонн жидкого алюминия
🔥 Тепловая эффективность печи: с 78% до 89%, потребление природного газа на тонну алюминия снизилось на 18 м³
🛡️ Повышение безопасности: ноль аварий с утечкой в проточных каналах, снижение страховых выплат на 150 000 евро/год
🌱 Экологический контроль: выбросы ПФУ <0,03 кг/т-Al (предел BAT ЕС 0,1 кг)
Отзывы клиентов
Эта огнеупорная система сделала нас первым в мире электролитическим алюминиевым заводом, получившим сертификат «Нулевой выброс фтора». Нитрид кремния в сочетании с материалом из карбида кремния не только увеличивает срок службы желоба, но и его оптимизированная теплопроводность снижает потребление энергии постоянного тока на 142 кВт⋅ч на тонну алюминия, что приводит к ежегодному сокращению выбросов углерода на 60 000 тонн!
--Директор по устойчивому развитию доктор Хансен
Технические барьеры
1. Микроструктурный дизайн: направленное расположение усов SiC для блокировки каналов проникновения.
2. Технология переработки: дробление и переработка использованных кирпичей Si₃N₄-SiC (снижение затрат на 35%)
3. Цифровой двойник: платформа моделирования теплового напряжения электролизера (прогнозная модель эрозии на 10 лет)
Предыдущая страница: