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metadata.dc.type: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Avaliação do impacto do pré-aquecimento do cátodo no desempenho e tempo de vida útil da célula electrolítica – caso de estudo Mozal S.A
metadata.dc.creator: Mangana , Bernardo Tomás
metadata.dc.contributor.advisor1: Cumbane, António
metadata.dc.description.resumo: O presente trabalho teve como objetivo avaliar o impacto do pré-aquecimento catódico no desempenho operacional e na vida útil de células eletrolíticas, utilizando a planta de fundição de alumínio da Mozal S.A. como estudo de caso. A metodologia adotada combinou uma abordagem bibliográfica e empírica, onde três células eletrolíticas (B053, B106 e B122) foram selecionadas. Procedimentos de monitoramento térmico e elétrico foram aplicados durante a fase de pré-aquecimento, e seu comportamento foi avaliado ao longo dos primeiros 45 dias de operação (início de vida). Os dados coletados foram processados ​​e analisados ​​por meio de métodos estatísticos e comparativos. Os resultados demonstraram que um pré-aquecimento eficiente é crucial para alcançar a uniformidade térmica e a distribuição otimizada da corrente catódica. Observou-se que células com temperaturas finais de pré-aquecimento acima de 850 °C apresentaram desvios-padrão térmicos menores, enquanto células com temperaturas abaixo de 850 °C apresentaram desvios-padrão térmicos maiores. A célula B053 apresentou uma taxa de pré-aquecimento mais aceitável e manteve consistentemente seu desvio padrão dentro do limite aceitável ao longo do processo, indicando uma distribuição uniforme de temperatura na superfície do cátodo. Além disso, durante o início da vida útil, a eficiência da corrente elétrica foi maior nas células que apresentaram melhor desempenho durante a fase de pré-aquecimento, com destaque para a célula B053.Observou-se também que, em células com pré-aquecimento mais homogêneo, o índice de instabilidade (WRMI) permaneceu abaixo de 100μΩ (o limite máximo aceitável para uma célula estável) durante a maior parte do período inicial de vida útil. A ocorrência de tensões geradas por choque térmico durante a partida da célula, tensões causadas por deformação excessiva no cátodo e infiltração de metal nas juntas dos blocos catódicos foram identificadas como os principais mecanismos de falha devido ao pré-aquecimento inadequado. Palavras-chave: Célula eletrolítica, Pré-aquecimento, Cátodo, Eficiência de corrente, Vida útil, Mozal S.A.
Resumo: The present work aimed to evaluate the impact of cathode preheating on the operational performance and lifespan of electrolytic cells, using the Mozal S.A. aluminum smelting plant as a case study. The adopted methodology combined a bibliographic and empirical approach, where three electrolytic cells (B053, B106, and B122) were selected. Thermal and electrical monitoring procedures were applied during their preheating phase, and their behavior was evaluated over the first 45 days of operation (early life). The data collected were processed and analyzed using statistical and comparative methods. The results demonstrated that efficient preheating is crucial for achieving thermal uniformity and optimized cathodic current distribution. It was observed that cells with final preheating temperatures above 850 °C exhibited lower thermal standard deviations, whereas cells with temperatures below 850 °C showed higher deviations. Cell B053 displayed a more acceptable preheating rate and consistently maintained its standard deviation within the acceptable limit throughout the process, indicating uniform temperature distribution across the cathode surface. Moreover, during early life, electrical current efficiency was higher in the cells that showed better performance during the preheating phase, with cell B053 standing out. It was also noted that in cells with more homogeneous preheating, the instability index (WRMI) remained below 100 μΩ (the maximum acceptable limit for a stable cell) for most of the early life period. The occurrence of stresses generated by thermal shock during cell startup, stresses caused by excessive deformation in the cathode, and metal infiltration into the joints of cathode blocks were identified as the main failure mechanisms due to inadequate preheating.
Palavras-chave: Célula eletrolítica
Pré-aquecimento
Cátodo
Eficiência de corrente
Vida útil
Mozal S.A.
metadata.dc.subject.cnpq: Engenharias
Engenharia Química
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Moçambique
Editor: Universidade Eduardo Mondlane
metadata.dc.publisher.initials: UEM
metadata.dc.publisher.department: Faculdade de Engenharia
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
URI: http://monografias.uem.mz/handle/123456789/4942
Data do documento: 5-Mai-2025
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