Содержание

Введение 2

1. Расчётная часть 3

1.1. Материальный баланс 3

1.1.1.Производительность электролизера 3

1.1.2.Расчёт прихода сырья в электролизёр 4

1.1.3.Расчёт продуктов электролиза 4

1.1.4.Расчёт потерь сырья 5

1.2. Конструктивный расчет 6

1.2.1.Анодное устройство электролизера 6

где D_Ш – средний диаметр штыря, мм 7

1.2.2.Расчёт катодного устройства 8

1.2.3.Размеры катодного кожуха 10

L_к = L_ш + 2 (Пу + 3,5), (27) 10

П_у – толщина угольной плиты,; 10

Вк = Вш + 2 (Пу + 5), (28) 10

1.3. Электрический баланс электролизёра 11

U_ср = Е_р + ∆U_а + ∆U_п + ∆U_аэ + ∆U_эл + ∆ U_о + ∆U_оо, (30) 11

1.3.1.Падение напряжения в анодном устройстве 11

1.3.2.Падение напряжения в подине 12

1.3.3.Доля увеличения напряжения от анодных эффектов 13

1.3.4.Падение напряжения в ошиновке электролизёра 14

Падение напряжения в общесерийной ошиновке 14

1.4. Тепловой баланс электролизёра 14

1.4.1.Расчет приход тепла 15

1.4.2.Расход тепла 16

1.5. Расчёт цеха 18

В расчёт цеха входит определение числа рабочих электролизёров в серии, число резервных электролизёров, общее число устанавливаемых электролизёров, годовой выпуск алюминия-сырца одной серией и тремя сериями и удельный расход электроэнергии. 18

2 Описательная часть 21

2.1.Выливка металла. 21

2.2.Техника безопасности при извлечении из электролизных ванн. 22

3. Организационно – экономическая часть. 25

3.1 Организационная структура проектируемого цеха 25

3.2 Расчет производственной программы 26

Список использованных источников 27

Введение

Насчитывается более 250 минералов алюминия, которые преимущественно сосредоточены вблизи поверхности земли, и более 40 % из них относится к алюмосиликатам.

Алюминий уже давно является промышленным металлом, так как он обладает рядом свойств, которые выгодно отличают его от других металлов. Для него характерны: небольшая плотность; хорошая пластичность и достаточная механическая прочность; высокая тепло- и электропроводность, коррозионная устойчивость.

Важнейшие потребители алюминия и его сплавов – авиационная и автомобильная промышленность, железнодорожный и водный транспорт, машиностроение, электротехническая, химическая, металлургическая и пищевая промышленности, промышленное и гражданское строительство.

В металлургической промышленности алюминий применяют в качестве восстановителя при получении ряда металлов (хрома, кальция и пр.) алюмотермическими способами, для сварки стальных деталей.

Конструкции из алюминия требуют более низких затрат в течение срока службы и практически не требуют ремонта. Обладая хорошей гибкостью, алюминиевые конструкции эффективно несут нагрузки и значительно снижают затраты на сооружение фундаментов и опор.

Алюминий способен образовывать сплавы со многими металлами. Алюминиевые сплавы делятся на две группы: литейные сплавы, которые применяются для фасонного литья, и деформируемые сплавы, идущие на производство проката и штампованных изделий. Из литейных сплавов наиболее распространены сплавы алюминия с кремнием, называемые силуминами.

1. Расчётная часть

Для получения алюминия - сырца в электролизёр загружают глинозём, анодную массу и фторсоли. В процессе электролиза образуются в основном окислы углерода. В результате испарения и пылеуноса отходящими газами из процесса постоянно выбывают некоторые количества фтористых соединений и глинозёма.

При применении самообжигающихся анодов в процессе электролиза часть анодной массы выбывает в виде летучих соединений при коксовании анода. Кроме того, анодная масса расходуется в виде пены снимаемой с поверхности электролита. Увеличенный расход анодной массы и фтористых солей на электролизёрах с верхним токоподводом объясняется низким качеством анодной массы и недостатками обслуживания электролизёра.

1.1. Материальный баланс

В процессе электролиза криолитоглинозёмного расплава расходуется глинозём, фтористые соли и угольный анод. При этом образуется расплавленный алюминий и газообразные окислы углерода.

На основании опыта эксплуатации алюминиевых электролизёров ОА задаёмся параметрами для расчета электролизера:

- сила тока I=175000 кА

- анодная плотность тока d_а =0,731 А/см²

- выход по току  =88,7 %

Расход сырья N кг на получение 1 кг алюминия принимаем по практическим данным:

- глинозем, N_Г =1930 кг

- фтористый алюминий, N_Фа =26 кг

- фтористый кальций, N_Cа =1,5 кг

- анодная масса, N_М =524 кг

Для упрощения расчетов материальный баланс рассчитывают на 1 час работы электролизера.