Título: ESTUDO DA INCIDÊNCIA DE EVENTOS DE SUPERSATURAÇÃO DE ALUMINA EM CUBAS ELETROLÍTICAS DE PRODUÇÃO DE ALUMÍNIO
Título alternativo: STUDY OF THE INCIDENCE OF ALUMINA SUPERSATURATION EVENTS IN ELECTROLYTIC CELLS OF ALUMINIUM PRODUCTION
Autoria de: Nicole Oliveira Vidal Campos Silva
Orientação de: Irineu Petri Junior
Coorientação de: Me. Diego Cota Marinho
Presidente da banca: Prof. Dr. Irineu Petri Júnior
Primeiro membro da banca: Prof. Dra.suellen Mendonça Nascimento
Segundo membro da banca: Prof. Dr. Gilson Campani Junior
Terceiro membro da banca: Me. Diego Cota Marinho
Palavras-chaves: cubas eletrolíticas, alumina, supersaturação, derivada da resistência, alumínio primário.
Data da defesa: 18/12/2020
Semestre letivo da defesa: 2020-2
Data da versão final: 18/12/2020
Data da publicação: 18/12/2022
Referência: Silva, N. O. V. C. ESTUDO DA INCIDÊNCIA DE EVENTOS DE SUPERSATURAÇÃO DE ALUMINA EM CUBAS ELETROLÍTICAS DE PRODUÇÃO DE ALUMÍNIO. 2020. 39 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2020.
Resumo: A produção do alumínio primário ocorre por meio de um processo eletrolítico em cubas que são periodicamente alimentadas de alumina. No caso das cubas com alimentação lateral em batelada, manter a estabilidade do processo é um grande desafio devido às diversas variáveis do processo e atividades operacionais envolvidas. Alguns dos grandes problemas envolvidos no processo são os eventos de supersaturação de alumina no banho eletrolítico, que favorecem a formação de alumina cristalizada no fundo da cuba e o desvio de corrente elétrica, o que ocasiona uma perda de eficiência do processo e diversos transtornos operacionais. Para resolver isso, se faz necessário um eficiente sistema de controle do processo para prever, em tempo real, o comportamento do teor de alumina no eletrólito e possibilitar as tratativas de forma mais assertiva. No presente trabalho, foram coletadas amostras de banho eletrolítico ao longo dos intervalos de alimentação de algumas cubas com diferentes idades e foram comparados os valores de teor de alumina e os dados de variação da resistência a passagem de corrente no eletrólito. Os resultados mostraram que o comportamento das curvas de teor de alumina e variação temporal da resistência elétrica das cubas supersaturadas são mais estáveis ao longo das alimentações, enquanto as cubas com operação normal apresentam maiores variações de consumo e elevação do teor de alumina, o que é mais positivo para o processo. Além disso, as cubas com idade mais avançada apresentaram melhor desempenho de reação aos eventos de supersaturação em comparação com as cubas mais novas. Os teores de alumina médios para as cubas mais novas, com operação normal e supersaturada foram 3,79±0,58 e 4,43±0,40, respectivamente, e os valores de derivada histórica da resistência foram de 0,13±0,79 ??s e 0,33±0,37 ??s, respectivamente. Já nas cubas com idade mais avançada o teor de alumina com operação normal foi de 3,91±0,41 e supersaturada de 3,85±0,32, já os valores de derivada histórica da resistência foram de 0,16±0,18 ??s e -0,12±0,14 ??s, respectivamente. A análise dos valores médios não é a melhor maneira de avaliar esses eventos, já que não houve diferença estatisticamente significativa entre as médias sendo mais coerente avaliar o comportamento e tendência das curvas. Através dessa análise foi possível notar que o comportamento mais estável da curva do teor de alumina e da variação temporal da resistência das cubas supersaturadas é decorrente dos fenômenos de reoxidação do alumínio e retroalimentação da alumina no eletrólito. Nas cubas de faixa etária mais avançada esses fenômenos são atenuados devido a uma capacidade de recuperação maior aos eventos de supersaturação atrelados à espessura da camada de eletrólito solidificado na sua cavidade.
Abstract: The primary aluminum production takes place through an electrolytic process in cells that are periodically fed with alumina. In the case of batch cells with side feeding, maintaining the stability of the process is the biggest challenge given the different variables of the process and the operational activities involved. Some of the major problems involved in the process are the events of alumina supersaturation in the electrolytic bath, which favor the formation of crystallized alumina at the bottom of the cell and the diversion of electric current, which causes a loss of process efficiency and several operational disorders. To solve this, an efficient process control system is necessary to predict in real time the behavior of the alumina content in the electrolyte and to make the treatments more assertive. In the present work, samples of electrolytic bath were taken along the feeding intervals of some cells with different ages and the values of alumina content were compared with the resistance to the passage of current in the electrolyte. The results showed that the behavior of the alumina curves and slope from the resistance of the supersaturated cells are more stagnant throughout the feeds, while the cells with normal operation show greater variations in consumption and increased alumina content, which is more positive for the process. In addition, cells with older age showed better performance in reaction to supersaturation events compared to newer cells. The average alumina contents for the newer cells, with normal and supersaturated operation, were 3.79 ± 0.58 and 4.43 ± 0.40 and the values of the historical resistance slope were 0.13 ± 0, 79 ??s and 0.33 ± 0.37 ??s, respectively. In the older cells, the alumina content with normal operation was 3.91 ± 0.41 and in the supersaturated 3.85 ± 0.32, the values of the historical resistance slope were 0.16 ± 0.18 ?? s and -0.12 ± 0.14 ?? s, respectively. These average values show that they were not the best way to evaluate these events, since there was no statistically significant difference between the means being more coherent to evaluate the behavior and trend of the curves. Through this analysis it was possible to notice that the more stable behavior of the alumina content curve and the temporal variation of the resistance of the supersaturated vats is due to the phenomena of aluminum reoxidation and alumina feedback in the electrolyte. In the older cells, these phenomena are attenuated due to a greater recovery capacity to supersaturation events linked to the thickness of the solidified electrolyte layer in its cavity.
URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_quimica/20202201511308
URI alternaviva: sem URI do Repositório Institucional da UFLA até o momento.
Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Nicole Oliveira Vidal Campos Silva e Universidade Federal de Lavras
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