2 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=20,5 кг

- фтористый кальций, N_Cа =1,5 кг

- анодная масса, N_М =530 кг

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

Производительность электролизера

Производительность электролизера Р_А1, кг рассчитывается по формуле:

Р_А1= j _* I _* τ _* , (1)

где j - электрохимический эквивалент алюминия, 0,335 кг/(кА_*час);

I - сила тока, кА;

τ - время, час;

 - выход по току, доли единицы.

P _А1= 0,335 *175000 *0,887 *10³ =52 кг

1.1.2.Расчёт прихода сырья в электролизёр

Приход материалов в электролизёр рассчитывают по расходу сырья N на 1кг алюминия и производительности электролизёра в час P_Al. Тогда приход сырья составит:

глинозема R_Г, кг

R_Г= P_Al_* N_Г (2)

R_Г=52 *1,930=100,36 кг

фтористых солей (А1F₃,СаF₂) R_Ф, кг

R_Ф= P_Al _* (N_Фа+ N_Ca) (3)

R_Ф=52* (0,0205 + 0,0015) = 1,14 кг

анодной массы R_м, кг

R_м = P_Al _* N_оа (4)

R_м = 52 *0,53 = 27,56 кг

1.1.3 Расчёт продуктов электролиза

Количество анодных газов рассчитывают исходя из их состава и реакций, протекающих в электролизёре. Для упрощения расчета принимают состав анодных газов, % (масс.): СO₂ - 60; СО - 40.

При получении P_Al алюминия выделится кислорода m₀, кг:

(5)