【正文】 一座年產(chǎn)16萬(wàn)噸鋁錠的鋁電解車間畢業(yè)設(shè)計(jì) 8摘要 8前言 9第一章 市場(chǎng)分析 10 鋁的性質(zhì) 10 鋁的發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)史 11 我國(guó)鋁工業(yè)發(fā)展近況 11 鋁業(yè)背景 11 制約瓶頸 12 發(fā)展前景 12 中國(guó)鋁型材行業(yè)的概況 13 國(guó)際鋁工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r 18 對(duì)中國(guó)鋁工業(yè)發(fā)展前景的認(rèn)識(shí) 19第二章 廠址選擇與論證 24 鋁廠廠址選擇區(qū)域概況 24 地理優(yōu)勢(shì) 24 25 25 水文地址 25 氣候條件 26 政策優(yōu)勢(shì) 26 28 水能電力資源 28第三章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 30 電解方案的選擇與論證 30 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的選擇與論證 31 31 32 極距 33 33 35 36 陽(yáng)極電流密度 37 槽工作電壓 38 鋁電解生產(chǎn)中的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的確定 38第四章 電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 40 概述 40 上部結(jié)構(gòu) 42 打殼下料裝置 42．陽(yáng)極升降裝置 43 桁架與門式支架 44 槽密閉排煙系統(tǒng) 45 陽(yáng)極結(jié)構(gòu) 45 陰極結(jié)構(gòu) 46 槽殼 47 內(nèi)襯以及保溫絕熱結(jié)構(gòu) 48 電解槽基礎(chǔ) 50 母線配置電壓衡算 50 母線結(jié)構(gòu)及配置 50 能量和物料平衡核算及電壓衡算 55 物料平衡 55 電壓平衡 57 能量平衡 64 電解槽選型、臺(tái)數(shù)、產(chǎn)量以及結(jié)構(gòu)計(jì)算 75 電解槽壽命論證 75 電解槽單槽日產(chǎn)量和年產(chǎn)量 76 電解槽數(shù)量 76 系列原始產(chǎn)量 76 電解槽結(jié)構(gòu)計(jì)算 77 輔助設(shè)備選擇計(jì)算 78第五章 鋁電解槽的預(yù)熱與啟動(dòng) 83 預(yù)熱方法概述 83 鋁電解槽的啟動(dòng) 85 鋁電解啟動(dòng)條件 85 干法啟動(dòng) 85 濕法無(wú)效應(yīng)啟動(dòng) 86 濕法效應(yīng)啟動(dòng) 86 效應(yīng)啟動(dòng)與無(wú)效應(yīng)啟動(dòng)的對(duì)比 87 預(yù)焙槽啟動(dòng)初、后期的管理 88 電解質(zhì)水平和鋁水平的管理 88 槽電壓和效應(yīng)系數(shù)的管理 88 電解質(zhì)分子比的管理 88第六章 鋁電解槽正常生產(chǎn)管理 90 電解車間的生產(chǎn)管理 906．2 電解車間工藝技術(shù)條件管理 94 槽電壓管理 94 鋁水平及出鋁管理 96 極上保溫料的管理 97 效應(yīng)管理 97 效應(yīng)間隔管理 100 原鋁質(zhì)量管理 100第七章 煙氣凈化及原料輸送 104 鋁電解煙氣中的有害物質(zhì) 104 鋁電解煙氣凈化方法 105 煙氣干法凈化工藝設(shè)備配置 106 煙氣捕集部分 106 新鮮氧化鋁供給部分 107 載氟氧化鋁回收部分 107 原料輸送及電解槽供配料 108 原料輸送 108 電解槽供配料 108第八章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及成本核算 113 11工資及勞動(dòng)生產(chǎn)率 113 113 114 115 115 115 生產(chǎn)成本 11動(dòng)力燃料價(jià)格確定 116 117 銷售收入、稅金和利潤(rùn) 120 銷售收入 120 121 122 122 122（REP）分析 123第九章 冶金環(huán)境保護(hù) 125 環(huán)境保護(hù)的重要性 125 鋁電解廠煙氣中的污染物及其危害 126 鋁電解的環(huán)境保護(hù) 127結(jié)論 132謝辭 133參考文獻(xiàn) 134125 / 125一座年產(chǎn)16萬(wàn)噸鋁錠的鋁電解車間畢業(yè)設(shè)計(jì)昆明理工大學(xué)冶金工程2004級(jí) 高艷軍摘要本設(shè)計(jì)是畢業(yè)設(shè)計(jì)，依據(jù)畢業(yè)任務(wù)書進(jìn)行了一年產(chǎn)16萬(wàn)噸鋁錠的鋁電解車間的設(shè)計(jì)。在查閱有關(guān)文獻(xiàn)、翻閱了自己所學(xué)的相關(guān)課程下，對(duì)我國(guó)鋁工業(yè)的發(fā)展、國(guó)際煉鋁的綜合情況進(jìn)行了簡(jiǎn)明的論述；并通過(guò)對(duì)冰晶石熔鹽電解法同其他電解法法比較，確定了冰晶石熔鹽電解的方案，選用并論證了280KA電解槽的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。作了廠址的選擇與論證及鋁電解槽的設(shè)計(jì)計(jì)算、物料平衡及能量衡算、鋁電解煙氣凈化及原料輸送、環(huán)境保護(hù)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及成本核算等內(nèi)容。并繪制1＃圖紙一張，CAD三張，以及完成了一份畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告書。通過(guò)論證與計(jì)算，獲得了以下主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：年產(chǎn)量：16萬(wàn)噸鋁錠電流強(qiáng)度：280 KA陽(yáng)極電流密度：效應(yīng)系數(shù)：次電流效率：94％關(guān)鍵詞： 電解 鋁 電解槽 畢業(yè)設(shè)計(jì) 前言中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司（全稱中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司廣西分公司，以下簡(jiǎn)稱中鋁廣西分公司）是中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司的成員單位之一，屬非法人企業(yè) 中鋁廣西分公司的前身是平果鋁業(yè)公司。2002年2月，應(yīng)中國(guó)鋁業(yè)公司改制上市的需要，平果鋁業(yè)公司被改制重組分為上市和存續(xù)兩個(gè)部分。上市部分命名為中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司廣西分公司；存續(xù)部分延用“平果鋁業(yè)公司”名稱。中鋁廣西分公司傳承原平果鋁業(yè)公司的經(jīng)營(yíng)性資產(chǎn)，是集礦山開采和氧化鋁、電解鋁生產(chǎn)于一體的特大型鋁冶煉聯(lián)合企業(yè)。中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司一期工程設(shè)計(jì)建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)鋁土礦65萬(wàn)噸、氧化鋁30萬(wàn)噸、電解鋁10萬(wàn)噸，1991年5月開工建設(shè)，1995年底全面建成投產(chǎn)。2000年6月中旬開始實(shí)施消除瓶頸技術(shù)改造工程，2002年11月完成，并通過(guò)性能考核，達(dá)到了設(shè)計(jì)產(chǎn)能，使一期氧化鋁產(chǎn)能從40萬(wàn)噸/年提升至45萬(wàn)噸/年。 中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司氧化鋁二期工程是在一期的基礎(chǔ)上擴(kuò)建的一條年產(chǎn)40萬(wàn)噸的氧化鋁生產(chǎn)線。該工程于2001年5月10日正式開工，2003年6月22日全線竣工投產(chǎn)，比計(jì)劃提前6個(gè)月建成，并實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)月達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。 電解鋁320KA生產(chǎn)系列工程（簡(jiǎn)稱320工程），于1998年10月20日正式動(dòng)工建設(shè)，1999年5月20日建成投產(chǎn)。2002年4月引進(jìn)并使用瑞士ABB公司的技術(shù)和設(shè)備，對(duì)320KA生產(chǎn)系列的直流供電系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，于當(dāng)年11月完成，并通過(guò)了性能考核，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 隨著重大技改項(xiàng)目的成功實(shí)施和氧化鋁二期工程建成投產(chǎn)，中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司現(xiàn)有生產(chǎn)能力為：年產(chǎn)鋁土礦190萬(wàn)噸，氧化鋁85萬(wàn)噸。 中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司的主要產(chǎn)品是注冊(cè)商標(biāo)為“右江”的系列產(chǎn)品“右江”牌氧化鋁、氫氧化鋁、重熔用鋁錠。本設(shè)計(jì)是一個(gè)年產(chǎn)16萬(wàn)噸鋁錠的鋁電解車間，根據(jù)焦作鋁業(yè)股份有限公司選用的280KA大型預(yù)焙電解槽技術(shù)，并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，本設(shè)計(jì)選用了280KA的預(yù)焙槽進(jìn)行鋁的生產(chǎn)。鋁電解槽的設(shè)計(jì)計(jì)算、物料平衡及能量衡算、鋁電解煙氣凈化及原料輸送、環(huán)境保護(hù)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及成本核算等內(nèi)容。并繪制1＃圖紙一張，CAD三張，詳細(xì)說(shuō)明車間的布置及電解槽結(jié)構(gòu)。 限于本人水平有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免有錯(cuò)誤，敬請(qǐng)各位老師和同學(xué)及時(shí)的給予批評(píng)指正。第一章 市場(chǎng)分析 鋁的性質(zhì)鋁是銀白色的輕金屬，較軟，℃，沸點(diǎn)2467℃，鋁和鋁的合金具有許多優(yōu)良的物理性質(zhì)，得到了非常廣泛的應(yīng)用。 鋁對(duì)光的反射性能良好，反射紫外線比銀還強(qiáng)，鋁越純，它的反射能力越好，常用真空鍍鋁膜的方法來(lái)制得高質(zhì)量的反射鏡。真空鍍鋁膜和多晶硅薄膜結(jié)合，就成為便宜輕巧的太陽(yáng)能電池材料。鋁粉能保持銀白色的光澤，常用來(lái)制作涂料，俗稱銀粉。 純鋁的導(dǎo)電性很好，僅次于銀、銅，在電力工業(yè)上它可以代替部分銅作導(dǎo)線和電纜。鋁是熱的良導(dǎo)體，在工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和民用炊具等。 鋁有良好的延展性，能夠抽成細(xì)絲，軋制成各種鋁制品，廣泛地用于包裝香煙、糖果等。 鋁合金具有某些比純鋁更優(yōu)良的性能，從而大大拓寬了鋁的應(yīng)用范圍。例如，純鋁較軟，當(dāng)鋁中加入一定量的銅、鎂、錳等金屬，強(qiáng)度可以大大提高，幾乎相當(dāng)于鋼材，且密度較小，不易銹蝕，廣泛用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶、人造衛(wèi)星、火箭的制造。當(dāng)溫度降到196℃時(shí)，有的鋼脆如玻璃，而有些鋁合金的強(qiáng)度和韌性反而有所提高，所以是便宜而輕巧的低溫材料，可用來(lái)貯存火箭燃料液氧和液氫。 鋁的發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)史 鋁是我們非常熟悉的金屬，早在公元前5世紀(jì)就有了應(yīng)用明礬作收斂劑、媒染劑的記載。1825年，丹麥化學(xué)家和礦物學(xué)家厄斯泰德（Oersted .， 17771851，丹麥）用鉀汞齊還原無(wú)水鹵化鋁，第一個(gè)制備出不純的金屬鋁。1827年，德國(guó)化學(xué)家維勒（Wohler Friedrich，18001882，德國(guó)）用金屬鉀還原無(wú)水氯化鋁，制備出較純的鋁，并用它的許多性質(zhì)。由于維勒制取鋁的方法不可能應(yīng)用于大量生產(chǎn)，在這以后的一段很長(zhǎng)時(shí)間里，鋁是珠寶店里的商品、帝王貴族的珍寶。直到1886年兩位青年化學(xué)家分別獨(dú)立地用電解法制鋁獲得成功，使鋁成為普通商品。這兩位年輕的化學(xué)家一位是21歲的美國(guó)大學(xué)生豪爾，另一位是大洋彼岸的21歲法國(guó)大學(xué)生埃羅。他們的工作奠定了今天電解鋁的方法。鋁的命名源自拉丁文Alumen，這一名詞中世紀(jì)在歐洲是對(duì)具有收斂性礬的總稱，它的英文名稱是Aluminium，元素符號(hào)為Al，我國(guó)從它的第二音節(jié)譯為鋁。 我國(guó)鋁工業(yè)發(fā)展近況 鋁業(yè)背景中國(guó)鋁工業(yè)經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展，到2007年已建立了龐大的產(chǎn)業(yè)群，涵蓋了鋁礦、氧化鋁、電解鋁、鋁加工等門類齊全的鋁工業(yè)體系。鋁及鋁加工產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展時(shí)期，鋁材的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 2007年，我國(guó)電解鋁產(chǎn)量約1240萬(wàn)噸，其中型材660萬(wàn)噸，壓鑄材40萬(wàn)噸，板帶箔約540萬(wàn)噸。作為朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，鋁工業(yè)以展現(xiàn)出十分誘人的發(fā)展前景。 制約瓶頸　　盡管我國(guó)已穩(wěn)居全球鋁業(yè)大國(guó)的寶座，但受以下因素制約，中國(guó)遠(yuǎn)非鋁業(yè)強(qiáng)國(guó)！　　我國(guó)是鋁礦資源相對(duì)缺乏的國(guó)家。盡管現(xiàn)存的鋁礬土礦保有量約7億噸，但含量大多是鋁硅比為47的鋁石礦，與國(guó)外鋁硅比10以上的鋁土礦相比，選礦成本高出2倍以上。低品位的礦產(chǎn)資源，將會(huì)逐步制約鋁工業(yè)的發(fā)展；　　電解鋁能耗太高，與先進(jìn)的工藝相比，能耗高出約30%；　　建筑型材所占百分比太高，型材產(chǎn)能過(guò)剩，過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)，利潤(rùn)太低，嚴(yán)重制約了技改、創(chuàng)新及環(huán)保投入；　　合金研發(fā)投入不足，嚴(yán)重制約了鋁金屬在工業(yè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)有；　　大型鋁加工設(shè)備嚴(yán)重依賴進(jìn)口，加大管理及產(chǎn)品成本。 發(fā)展前景　　雖然我國(guó)鋁工業(yè)的發(fā)展遇到上述種種困難，但經(jīng)許多同仁和專家的不斷探索，許多領(lǐng)域取得不錯(cuò)的進(jìn)展，展現(xiàn)出十分誘人的發(fā)展前景?！　?guó)家已把低品礦脫硅技術(shù)列為973重點(diǎn)專項(xiàng)，由中南大學(xué)張?zhí)烀鹘淌趲ьI(lǐng)課題組研發(fā)，一旦工業(yè)化，將使我國(guó)的鋁礦資源多使用50年！　　已有不少關(guān)于電解鋁惰性電極的研究，一旦突破，電解鋁成本將大幅下降；　　2007年，我國(guó)鋁壓鑄業(yè)廠家約2000家，年產(chǎn)量達(dá)40萬(wàn)噸，產(chǎn)值約200億元；　　以河南為中心的板帶箔得到較大發(fā)展，開始打破了以鋁材為重點(diǎn)的格局；　　佛山市南海區(qū)鋁型材行業(yè)協(xié)會(huì)于2007年底組建技術(shù)專家委員會(huì)，為南海鋁型材的發(fā)展提供技術(shù)支持。 中國(guó)鋁型材行業(yè)的概況　　中國(guó)鋁型材工業(yè)經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，成為了世界上鋁型材生產(chǎn)大國(guó)。截至2007年，中國(guó)在產(chǎn)的鋁擠壓廠600多家，擠壓生產(chǎn)線約3500條企業(yè)數(shù)量、生產(chǎn)能力、產(chǎn)量均居世界第一，已成為世界鋁擠壓材生產(chǎn)大國(guó)；經(jīng)過(guò)近幾年產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和市場(chǎng)調(diào)節(jié)，鋁加工廠數(shù)減少，分布在逐步分散；產(chǎn)品出口增加，成為世界上最主要的鋁型材生產(chǎn)和凈出口國(guó)家。　　產(chǎn)量：，%。估計(jì)型材為660萬(wàn)噸，％。表1－1 中國(guó)近年來(lái)鋁加工材產(chǎn)量 單位：萬(wàn)噸 表中所有數(shù)據(jù)均來(lái)自中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)信息統(tǒng)計(jì)部，其他數(shù)據(jù)為實(shí)際產(chǎn)量?！　　　匿X加工行業(yè)來(lái)看，珠江三角洲、長(zhǎng)三角、環(huán)渤海等三地區(qū)，以河南為代表的中部地區(qū)發(fā)展較快。新世紀(jì)以來(lái)，全國(guó)鋁加工材產(chǎn)量前10位省區(qū)總產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的所占比率在逐漸上升，%，%，%，%。廣東和河南兩省產(chǎn)量排位繼續(xù)保持前兩名，所占比例仍在上升。產(chǎn)量增幅較快的省份是山東和湖南，山東排位由2006年的第六上升到第三，產(chǎn)量接近100萬(wàn)噸，%。，把產(chǎn)量增幅相對(duì)不大的河北省擠出前十名?！　V東省的建筑鋁型材業(yè)在國(guó)內(nèi)具有突出的地位，具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。廣東省是中國(guó)鋁型材加工、制造的大省，同時(shí)又是鋁的消費(fèi)大省。目前，廣東省的鋁加工量超過(guò)300萬(wàn)噸/年，綜合產(chǎn)值超過(guò)1000億元，已形成具有明顯規(guī)模優(yōu)勢(shì)和品牌優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)業(yè)。據(jù)中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2006年全國(guó)獲得生產(chǎn)許可證鋁型材廠有560多家，廣東省有210余家；全國(guó)鋁擠壓材產(chǎn)量前10名的企業(yè)中廣東省占了6家，廣東省鋁型材生產(chǎn)量占全國(guó)55％左右，市場(chǎng)占有率超過(guò)全國(guó)的45％。全國(guó)擁有中國(guó)名牌的鋁加工企業(yè)共有17家，廣東省有10家單位，其中9家為鋁型材廠，1家為板帶箔生產(chǎn)企業(yè)。　　出口2007年，%（見(jiàn)表2）。其中，平軋產(chǎn)品的貢獻(xiàn)明顯。，%,%。主要受歐美房地產(chǎn)業(yè)不景氣和國(guó)家7月1日取消出口退稅的影響。表1－2 中國(guó)鋁材進(jìn)出口情況　?。?）中國(guó)鋁加工企業(yè)積極上市融資，鋁加工企業(yè)利用國(guó)內(nèi)外資本市場(chǎng)，積極開展多種方式進(jìn)行融資，為企業(yè)的發(fā)展壯大獲得必要的資金支持。已經(jīng)上市的鋁加工企業(yè)有中鋁西北鋁，山東南山、浙江棟梁、常熟鋁箔、新疆眾和等。正在準(zhǔn)備上市的企業(yè)有河南明泰、廣東興發(fā)、閩發(fā)、山東魯豐鋁箔、廈順、蘇州羅普斯金等。（2）高速列車車體型材成功應(yīng)用在我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的300km/h列車上，標(biāo)志著中國(guó)已經(jīng)跨入世界上能夠生產(chǎn)300km/h高速列車型材國(guó)家的行列?！　。?）工業(yè)型材、高檔節(jié)能型建筑型材產(chǎn)品比例增加?！　。?）各種新技術(shù)在鋁加工生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。二、鋁型材行業(yè)發(fā)展存在的主要問(wèn)題和機(jī)遇　　主要問(wèn)題：　　雖然我國(guó)已成為鋁型材生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，但與世界鋁型材生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)間的差距還很大。我國(guó)鋁型材消費(fèi)還主要集中在建筑業(yè)，占總消費(fèi)量的75%左右，而世界發(fā)達(dá)國(guó)家如日本和北美，%%。這種差距一方面反映了我國(guó)建筑業(yè)的篷勃發(fā)展，另一方面也反映出我國(guó)在工業(yè)鋁型材的生產(chǎn)、開發(fā)和應(yīng)用方面的不足，同時(shí)也預(yù)示著我國(guó)工業(yè)用鋁型材存在著巨大的市場(chǎng)和發(fā)展空間。當(dāng)前鋁加工業(yè)發(fā)展