Производство алюминия 2 (стр. 2 из 5)

Плотность тока в стальной части штырей:

Средняя токовая нагрузка на 1 штырь, принимается 2160А (max 2200A).

Конструкция катода

Основные размеры конструктивных элементов сборноблочного катодного устройства определяется найденными геометрическими размерами выпускаемых промышленностью прошивных угольных блоков и стальных токопроводящих стержней.

Размеры подовых блоков выбираем:

400 х 500 х 2000

где

Подовые секции укладывают в подину с шириной шва

Количество катодных секций

т.к. расстояние между катодными секциями, будет при таких данных слишком мало, принимаем

Расстояние между катодными блоками и боковой футеровкой шахты:

Расстояние между катодными блоками и боковыми блоками в торцах шахты

Разметы катодного кожуха зависят от геометрических размеров шахты ванны и толщены слоя футеровочных и теплоизоляционных материалов.

асбестовый лист, толщина

;

шамотная крупка засыпка

на дне 50мм.

стороны борта 50мм.

Кирпичная футеровка включает Р рядов шамотного и Q рядов легковесного шамотного кирпича, всего 4-6 рядов.

Углеродистая подушка из подовой массы

Расчет внутреннего размера кожуха

Внутренние размеры определяются внутренними размерами шахты ванны и толщиной слоя теплоизоляционных материалов. При условии применения в качестве боковой футеровки угольных плит толщиной 200мм. и теплоизоляционного слоя толщиной 50мм., а для подины шахты ванны, кроме катодных блоков высотой 400мм. теплоизоляционного слоя из 5 рядов кирпича по 65мм.

Внутренние размеры катодного кожуха составят:

длина

ширина

высота

Расчет плотности тока в одном катодном стержне

Выбираем катодные стержни размером 115 х 230 х 2590, катодные блоки 30 штук.

Полученные данные оформляем в сводную таблицу №1.

Таблица 1 - Сводные данные

Наименование показателей	Ед. измерения	Значение
Сила тока	кА	155
Выход по току	%	86
Анодная плотность тока	а/см²	0,68
Количество катодных блоков	шт.	30
Размер анодного массива	мм.	8440 х 2750
Размер шахты	мм.	9440 х 4050
Глубина шахты	мм.	550
Количество штырей	шт.	72

2.2 Материальный расчет электролизера

При производстве алюминия в процессе электролиза криалитно-глиноземного расплава расходуется глинозем и угольный анод с образованием газообразных окисей и двуокиси углерода. Кроме того, в результате испарения электролита и разложения его составляющих химическими соединениями, поступающими в виде примесей, а также в результате пылеуноса вентиляционными газами из процесса постоянно выбывает некоторое количество фтористых солей и глинозема. В случае применения самообжигающегося анода, часть анодной массы выбывает из процесса в виде летучих составляющих ее коксование.

При материальном расчете определяют производительность электролизера и расход сырья на производство алюминия.

производительность электролизера (Р), при силе тока J = 155А и принятом выходе по току

= 86% составляет:

где 0,3354 - электрохимический эквивалент для

;

- сила тока;

- выход по току.

Р = 44,79 кг/г - такое количество

сырца требуется для ведения технологического процесса.

Расходные коэффициенты

Таблица 2 - Расходные коэффициенты

Наименование	Значение
Глинозем	1915-1920кг/г.
Криолит свежий	2кг/ч.
Фтористый алюминий	26-28кг.
Криолит флотационный	45-47кг.
Анодная масса	525-530кг.
Содержание отходящих газов СО₂ СО	60%40%
Содержание углерода в анодной массе	96%
Содержание связующий ванн массе	30%
Выход угольной пены	30кг/ч.
Содержание фторсолей в угольной пене	70%
Выход пены з анодной массы	6%
КПД напольного укрытия по фтору	80%

На получение

сырца - 44,79кг/ч., необходимо израсходовать:

глинозема

1,920 * 44,79 = 85,99кг/ч.

свежего криолита

0,002 * 44,79 = 0,0896кг/ч.

фтористого алюминия

0,028 * 44,79 = 1,25кг/ч.

криолита вторичного

0,047 * 44,79 = 2,1кг/ч.

анодной массы

0,530 * 44,79 = 23,74кг/ч.

Итого: 113,17кг/ч.

При получении

сырца, Р = 44,79кг/ч., выделяется кислород.

48; где 48 и 54 количество молей

в глиноземе.

44,79 / 54 * 48 = 39,8кг.

Из этого количества кислорода перейдет в состав

Расход количества углерода, который окисляется кислородом, выделяющиеся в результате электрохимического разложения глинозема, принимаем состав анодных газов.

= 60%;

= 40%.

= 39,8 * 60 * 2 / (2 * 60 + 40) = 29,9кг/ч.

= 39,8 * 40 / (2 * 60 + 40) = 9,95кг/ч.

Потери глинозема составляют:

(1,92 - 1,89) * 44,79 = 1,34кг/ч.

где 1,89 - теоретический расход глинозема.

Отсюда отсчитываем количество углерода связанного двуокись углерода

(углеродистый) газ.

в окись углерода СО (угарный газ)

где 16; 12 - молекулярная масса

Таким образом при получении 44,79кг/ч.

сырца выделяется:

= 29,9 + 11,21 = 41,1кг/ч.

= 9,95 + 7,46 = 17,4кг/ч.

Потери анодной массы с летучими при коксовании

0,530 * 44,79 * 0,3 * (1 - 0,8) = 1,42кг/ч.

с угольной пеной:

0,530 * 44,79 * 0,06 = 1.42кг/ч.

с примесями: (зола

и т.д.)

0,530 * 44,79 - (1,42 + 1,42)] * (1 - 0,96) = 0,89кг/ч.

Потери фторсолей на пропитку угольной подины