Производство алюминия

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 07 Января 2014 в 11:35, курсовая работа

Краткое описание

Алюминий(лат. Aluminium, от alumen - квасцы) - химический элемент III гр. периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,98154.
Серебристо-белый металл, легкий, пластичный, с высокой электропроводностью, tпл = 660 (С. Химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой). По распространенности в природе занимает 4-е место среди элементов и 1-е среди металлов (8,8% от массы земной коры). Известно несколько сотен минералов Алюминия (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и др.).

Содержание

Введение
1. Состав и свойства электролита
2. Строение криолито – глиноземныхрасплавов
3. Плотность алюминия электролита
4. Электропроводность КГР
5. Поверхностное натяжение
6. Давление насыщенного пара
7. Напряжение разложения
8. Механизм электролиза КГР
9. Анодный эффект положительные иотрицательные действия
10. Расчет производительностиэлектролизера, выходы по току, выходы по энергии удельного расходаэлектроэнергии. Влияние различных факторов на выход по току
11. Технологические параметрыкатодного узла
Выводы
Литература

Прикрепленные файлы: 1 файл

2.docx

— 54.12 Кб (Скачать документ)

P = 8,04 * l * ήт / 1000 кг/ сутки.

Например,производительность электролизера на силу тока 160 000 А и при выходе потоку 0,82 в сутки составит:

Р = 8,04 * (160 000* 0,82) / 1000 = 1055 кг.

Выход по току – один изосновных показателей, определяющих количество произведенного алюминия и расходэлектроэнергии на его получение. По этому показателю судят о качестве всейработы электролизного цеха, корпуса, бригады и электролизера.

По фактической величиневыхода по току видно, что 15-18% от теоретического количества получаемогоалюминия теряется.

К основным причинамнепроизводительного расхода электроэнергии и снижению выхода по току относятся:

— утечки электрическоготока в землю (при нарабатывании алюминия, ток проходит через электролит одногоэлектрода ванны к другому, но некоторая часть проходит, не участвуя вэлектролизе, что называется утечками тока).

— утечки в результатетехнологических нарушений (потеря тока через конус на подошве анода приконтакте его с зеркалом металла. Куски анода, скопление угольной пены вмеждуполюсном пространстве).

— электролиз окисловкремния, железа, меди и других, более электроположительных, чем алюминий, элементов.(эти примеси, при попадании в электролит с сырьем повышают расходэлектроэнергии и загрязняют алюминий).

— снижение выхода по токув следствие растворения его в электролите и последующего взаимодействиярастворенного алюминия с анодными газами и кислородом воздуха.

На величину этих потерь ина величину выхода по току оказывают влияние следующие факторы:

— температураэлектролита;

— межполюсное расстояние;

— плотность тока;

— состав электролита;

— качество обслуживаниеэлектролизеров.

На практике частопользуются показателем расхода электроэнергии, называемым выходом по энергии. Завыход по энергии принимают количество алюминия, полученное на каждыйкиловатт-час затраченной электроэнергии (ήэн = г/кВч = 0,336 *<sub/>ήT /  Vср * 103), т. е. выход поэнергии прямопропорционален выходу по току и обратно пропорционален среднемунапряжению на ванне.

Удельный расходэлектроэнергии

W = V cp * 103 / 0,336 * ήт кВч/т

V ср – среднее напряжение, чем онобольше, тем больше расход электроэнергии.

Vср = Vраб + ∆Иаэ + ∆И корпусной шинковки.

Расход электроэнергии W может быть определен как частное  отделения количества затраченной  электроэнергии на полученное при этом количествеAl.

A = Y * V * t* 10-3

P = 0,336 * Y* t * ήт * 10-6

W = Y * V * t * 10-3 / 0,336 * Y * t * ήт * 10-6=

= V * 10-3 / 0,336 * ήт = H1 * 3 *10-3 / 0,336 * 88% = 

= 4300 / 0,336 * 0,88 =4300/ 29,568 = 14 543кВч/т, при 4,5 = 15219 кВч/т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Технологическиепараметры катодного узла электролизера 

 

t 0 С электролита – 965 (+- 40)

/>КО – 2,4-2,5.

Ca F2 – 4 – 6 %         неболее   ∑ %10-8

Mg F2 – 4-6%

Уровень Ме 38-42 см. взависимости от глубины шахты

Уровень электролита 118(+-2) см.

ФРП (форма рабочегопространства настыль к горнисаж)

L настыли 1-1,5 Ир = 4,3-4,5V

Nт  на промышленных электролизерах преждевсего чувствуется к изменению температуры электролита.

Считается что приувеличении t 0 С на 100 С снижается Nт на 3%.

Температура электролитазависит от количества тепла, выделяется в единицу времени (приход тепла) аотдача тепла электролитом за этот же период- это расход тепла.

При определенном рабочем U и температуре электролита наэлектролизере устанавливается тепловое равновесие.

При нарушении тепловогоравновесия температура электролита, или резко повышается или резко понижается.Большая часть тепла выделяется в слои электролита и зависит от его удельногосопротивления и междуполюсного расстояния. Поэтому регулированиеммеждуполюсного расстояния можно легко уменьшить или увеличить приход тепла вэлектролизере и расход электроэнергии, т. к. сопротивление электролита вмеждуполюсном зазоре прямопропорционально изменению U раб. При увеличении междуполюсного зазора- увеличиваетсянапряжение на электролизере.

В МПР расходуют более 75%электроэнергии. От МПР зависит:

t0 электролита, расход  электроэнергии.

ήт – выход по току.

Величина МПР от конструктивныхи технологических параметров электролизера. На промышленных электролизерах оносоставляет 5-6 см. При снижении МПР на 0,5 см напряжение уменьшается на 0,15 V, ήэ на 500кв ч/т.

Оптимизациятехнологического состояния достигается путем воздействия на величину МПР засчет перемещения анода индивидуально на катод электролизера командами системыАС УТП.

Каждому электролизеруподбирают установочный рабочий U, которые задаются в систему АС УТП, а затем эта система периодическипроверяет его на электродах (обегает электроды через два часа и устраняетотклонения).

Уровни и объемы Меи электролита.

Количество Ме иэлектролита в шапке ванны оказывает заметное влияние на состояниетехнологического процесса и зависит от:

1) Конструктивныхразмеров (шахты, ванны).

2) От ФРП, т. к.конструктивные размеры шахты ванн, ФРП достаточно стабильно, то объем Ме иэлектролита определяются по высоте их столбов в шахте по их уровню.

 
глубина  шахты см 54-56 53-54 51-52 49-50 47-48 45-46

целевой уровень Ме см

под выливку

45 43 41 40 39 38

На каждом электролизереустанавливается целевой уровень Ме в зависимости от глубины шахты.

Замеры глубины шахтыэлектролизера

/>

H = H2 – H1

Порядок выполненияоперации:

1) Пробить коркуэлектролизера ломом в центре сторон электролизера от шины (длина лома – 2м.).

2) Очистить поверхностьэлектролита в летке от кусков корки и Al2O3 огарком гасильного шеста (длинаогарка – 1,5м.).

3) Закрепить уровень наломе на расстоянии 15-20мм. от верхнего конца лома.

4) Ввести лом в расплав  иустановить его на чистую от настыли подину.

5) Установить мелискуровня в центральном положении путем перемещения корпуса уровня в вертикальнуюплоскость и зафиксировать зажимом.

6) Измерить металллинейкой от верхнего конца лома до вентиляционной решетки Н.

7) Извлечь лом израсплава.

8) Установить пол нагоризонтальную поверхность пола, конец уровня с пола перемещают в вертикальнойплоскости до установки мениска уровня в центральном положении.

9) Измерить линейкойрасстояние от верхнего конца лома до пола (Н2).

10) Произвести расчетглубины шахты электролизера Н=Н2-Н1

Замеры уровня Ме иэлектролита

/>

Н – уровень расплава

h — || — Me

H – h -|| — электролита

1) Первые пять операциианалогичны как при измерении шахты.

6) Извлечь лом.

7) Установить лом нагоризонтальную поверхность пола, конец лома с уровнем перемещения ввертикальной плоскости до установленного мелиска уровня в центральномположении.

8) Измерить расстояние  отпола до верхней корочки расплава (Н) уровень всего расплава.

9) Измерить расстояние  отпола до границы Ме / на ломике корочка Ме — темная, а верхняя часть  h – светлая.

10) Уровень электролитаопределяется расчетным путем H –h.

U р = ∆U анод + ∆Uэлектролите + Н р + ∆Uпадина катода + ∆Uаминов электролизера

Это составляющая раб. U.

U ср. = ∆U р + ∆U а э + ∆U корпус ошиновки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выводы

Большинство алюминиевых  сплавов имеют высокую коррозионную стойкость в естественной атмосфере, морской воде, растворах многих солей  и химикатов и в большинстве  пищевых продуктов.

Прочность чистого алюминия не удовлетворяет современные промышленные нужды, поэтому для изготовления любых изделий, предназначенных  для промышленности , применяют не чистый алюминий, а его сплавы, которых в настоящее время разработано достаточно много марок. 
Введение различных легирующих элементов в алюминий существенно изменяет его свойства, а иногда придает ему новые специфические свойства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Литература

1. Янко Э.А., Лозовой Ю.Д. Производство алюминия в электролизерах с верхним токоподводом. М.,Металлургия., 1976.

2. Терентьев В.Г.,Школьников Р.М., Гринберг И.С., Черных А.Е., Зельберг Б.И., Чалых В.И.- И.: Папирус-АРТ,1998.

3. Лекции.


Информация о работе Производство алюминия