3 Расчётная часть

3.1 Материальный баланс

Приход Приход материалов в электролизёр рассчитывается по приходу сырья на 1 кг алюминия и по производительности электролизёра в час. 1) Производительность электролизёра, т.е. количество алюминия выделяющееся за единицу времени (кг/ч), можно рассчитать по формуле

Р_Al = I ∙ ŋ_Т ∙ q ∙ τ ∙ 10^-3,

где I – сила тока, А; ŋ_Т – выход по току алюминия, доли единиц; q – электрохимический эквивалент, г/А ∙ ч, q = 0,3356 г/А ∙ ч. τ - время процесса, час Р_Al = 295000 ∙ 0,941 ∙ 0, 3356 ∙ 1 ∙ 10^-3 = 93,105 кг/ч

2) Зная производительность электролизёра и удельный расход сырья рассчитываем приход материалов в ванну, кг/ч = P_Al ∙ P_Г P_A = P_Al ∙ P_a P_ФС = P_Al ∙ P_ф

где , P_A, P_ФС – нормы расхода глинозёма, обожженных анодов и фтористых солей соответственно, кг/ч алюминия. = 93,105 ∙ 1,918 = 178,575 кг/ч P_A = 93,105 ∙ 0,56 = 52,139 кг/ч P_ФС = 93,105 ∙ 0,022 = 2,048 кг/ч

Нормы расхода исходного сырья для электролиза алюминия

Исходное сырьё для получения алюминия электролизом	Обозначение	Нома расхода материала
		ОА (АПГ)	ОА обработка	ВТ	БТ
Глинозём, кг/кг		1,918	1,92	1,93	1,93
Обожженные аноды:
- без учёта огарков, кг/кг	PA	0,48	0,48	0,59	0,54
- с учётом огарков, кг/кг		0,56	0,56
Фтористые соли (компоненты электролита), кг/кг	PФС	0,022	0,028	0,03	0,03

Расход 1) Алюминий. Количество полученного в результате электролиза алюминия определяется производительностью электролизёра, кг/ч P_Al = 93,105 кг/ч 2) Анодные газы. Количество анодных газов рассчитывается из суммарной реакции электролиза: AL₂O₃ + xC = 2AL + (2x-3) CO + (3-x) CO₂, количество СО и CO₂, кмоль/ч, определяется из уравнений где и – мольные доли СО и СО₂ в анодных газах соответственно

М_СО = Весовые количества СО и СО₂, кг/ч, определяются по формуле Р_СО = М_СО ∙ 28 = ∙ 44 где 28 и 44 – молекулярный вес СО и СО₂ соответственно Р_СО = 1,417 ∙ 28 = 39,676 кг/ч = 1,877 ∙ 44 = 82,588 кг/ч

3) Потери углерода. Определяются как разность между приходом анодной массы или обожженных анодов Р_А и количеством израсходованного с газами углерода Р_С, кг/ч

∆Р_С = Р_А – Р_С ∆Р_С = 52,139 – 39,528 12,611 кг/ч

Количество израсходованного с газами углерода рассчитывают по уравнению, кг/ч

Р_С = (М_СО + ) ∙ 12 Р_С = (1,417 + 1,877) ∙ 12 = 39,528 кг/ч

4) Потери глинозёма в виде пыли и механические потери принимаются как разность между приходом глинозёма в электролизёр и теоретическим расходом глинозёма, кг/ч

∆ = - Теоретический расход глинозёма определяется из уравнения

AL₂O₃ ↔ 2AL + 1,5O₂

и составляет = 1,89 ∙ Р_Al = 1,89 ∙ 93,105 = 175,968 кг/ч = 178,575 – 175,968 = 2,607 кг/ч

5) Потери фтористых солей в виде возгонов и газов, удаляемых системами вентиляции, на пропитывание подины и с угольной пеной, если она снимается, принимают равным приходу фторсолей, кг/ч Р_Ф = 2,048 кг/ч

Таблица 3.1 – Материальный баланс электролизёра

Приход	кг/ч	%	Расход	кг/ч	%
Глинозём	178,575	76,72	Алюминий	93,105	40,02
Фтористые соли	2,048	0,88	Потери глинозёма	2,607	1,12
Обожженные аноды	52,139	22,4	Потери фторсолей	2,048	0,88
			Огарки от анодов и потери от окисления анодов	12,611	5,42
			Газы: СО	39,676	17,06
			СО2	82,588	35,5
Итого	232,762	100	Итого	232,635	100

Расчет 3.2 Конструктивный расчет электролизера