40

2.1.2 Исходные данные

1. сила тока I=95000 А.

2. анодная плотность тока А/см².

3. выход по току .

4. расход электроэнергии постоянного тока кВт∙ч/т.

5. расход:

   1. глинозема на 1т Al: 1927 кг;

   2. свежего криолита на 1т Al: кг;

   3. фторида алюминия на 1т Al: 25 кг;

   4. фторида кальция на 1т Al: 1,85 кг;

   5. фторида магния на 1т Al: 0,34 кг;

   6. обожженной анодной массы на 1т Al: кг.

Расчетная величина среднего напряжения:

,

(2.1)

где – электрохимический эквивалент, г/(А∙ч);

,

(2.2)

где – количество вещества (алюминия), г/моль, =26,982.

– число Фарадея, Кл/моль = 26,8 A∙ч/моль.

Тогда В.

Расчет конструкции электролизера начинается с определения площади анода :

.

(2.3)

м²

Для электролизеров с обожженными анодами анодный массив собирается из предварительно обожженных блоков шириной , длиной и высотой .

Размер анодного блока:

м; м; м.

Число анодных блоков должно быть четным, так как их располагают в два ряда:

блоков.

(2.4)

Выбрав число блоков, необходимо уточнить расчетную плотность тока. Расстояние между анодными блоками по продольной стороне принято м, расстояние между рядами отсутствует ( ).

Тогда длина анодного массива:

м.

(2.5)

Ширина анодного массива:

м.

(2.6)

Площадь анодного массива:

м2.

(2.7)

Уточненная анодная плотность тока в анодном массиве [65]:

А/см2.

(2.8)

2.1.2 Внутренние размеры шахты электролизера

Внутренние размеры шахты рассчитывают исходя из размеров анодного массива и расстояния до стенок боковой футеровки. Из опытной эксплуатации и литературных данных установлено, что расстояние от продольной стороны анода до боковой футеровки м; от торца анода до боковой футеровки м [7].

Тогда длина шахты электролизера:

м.

(2.9)

Ширина шахты электролизера:

м.

(2.10)

Глубина шахты определяется суммой столба жидкого алюминия , электролита , толщины корки . Исходя из технологических параметров, примем: м, м, м.

м.

(2.11)

Примем м.

2.1.3 Конструкция катода

Основные размеры конструктивных элементов катодного устройства определяются по геометрическим размерам шахты ванны и стандартными размерами угольных блоков и стальных токоподводящих стержней.

Приняты следующие данные:

• высота катодного блока м;

• ширина катодного блока м;

• ширина шва между блоками м.

Число катодных блоков определяем исходя из длины шахты :

блоков

(2.12)

Ширина периферийного шва:

в торцах подины , м:

(2.13)

по продольным сторонам :

м,

(2.14)

где м – длина подового блока.

Таким образом, подина электролизера будет смонтирована из 12 катодных блоков. В паз каждого блока заделываются чугуном катодные стержни сечением 115×115 мм.