【正文】 、工程設計、設備研制、科研開發(fā)及工程總承包為主的綜合性機構）、洛銅（國家級重有色金屬檢測試驗中心） ，隧道工程局、工程兵科研三所等，這些單位大多是全國的行業(yè)技術歸口單位，有很強的研發(fā)實力，為我提供強有力的科技支撐。因此，要求廠址區(qū)域有較大的環(huán)境容量。第三章 技術經(jīng)濟167。目前電解煉鋁的電流效率一般在88%~95%。~。(7) 陽極效應系數(shù)每日分攤到每槽的陽極效應次數(shù)稱為陽極效應系數(shù)。1. 電解槽壽命論證國外大型預焙槽壽命都在60個月即1800天以上，有的已達到100個月即3000天。綜合各種因素的考慮，本設計陽極尺寸設計為1550mm660mm540mm，采用四個鋼爪，?個1。過大，則熱損失大，電解槽造價也高。a. 陽極斷面尺寸陽極總面積為：S陽=400000/=故需陽極炭塊數(shù)：n=(15566)=取48塊陽極，分兩行排列，每行24組炭塊。根據(jù)國內外生產實踐，取其值為1930kg/t。 6. 耐火材料與炭糊所選用的耐火材料必須能夠保證側部能夠良好散熱，底部保溫效果好且能夠防止電解質和鋁液的滲透。重油用于壓縮空氣等，蒸汽用量大31536t/a，重油為9200t/a。h）2. Al2O3消耗量(1)根據(jù)化學反應方程式Al2O32Al+3/2O2計算理論消耗量 (42)(2)實際消耗量 %—%，取其值為1930kg/t。h） (45)(3)氟化鹽的消耗量取噸鋁冰晶石單耗為5kg/t；氟化鋁單耗為25kg/t；氟化鎂單耗為5kg/t；氟化鈣單耗為4kg/t。h） (48) 氟化鈣消耗量為：4103=（槽h)碳損為： C實CC==(槽h) 167。 概述工業(yè)電解槽通常分為陰極結構、上部結構、母線結構和電氣絕緣四大部分。上部結構可分為承重架、陽極提升裝置、打殼下料裝置、陽極母線和陽極組、集氣和排煙裝置、氧化鋁超濃相輸送管道。167。(3) 鋼爪鋼爪頭直徑為160mm，長為280mm。h），則單槽陽極炭塊日消耗量：24= (54)換極周期為： (55)與前一種計算方法吻合。 槽殼槽殼采用搖籃式結構，搖籃架是彈性變形體，這種槽殼受力不產生應力集中，在電解槽的端角部位，不會發(fā)生斷裂現(xiàn)象，這是搖籃式槽殼最大的優(yōu)點。炭塊和電解槽之間有一定的間隙，作為伸縮縫，以滿足電解槽投入生產后炭塊膨脹的需要。干式防滲料下面是2層保溫磚，每層厚65mm，中間用2mm厚的氧化鋁粉填縫和整平，最底部是1層65mm厚的硅酸鈣特種絕緣板。本設計采用通長陰極炭塊，設計規(guī)格為3410mm660mm450mm的陰極炭塊。在大型預焙槽的設計中，母線不僅被看成把電流導入的導體，而且更重要的是它產生的磁場，母線磁場是影響槽內鋁液穩(wěn)定的重要因素，直接制約著鋁的氧化損失和電流效率指標的高低。167。(3) 立柱母線根據(jù)立柱母線電流密度可計算立柱母線橫截面積，則立柱母線橫截面積為： (511)立柱母線規(guī)格取為400mm580mm時，取一根，則它的電流密度校驗值為： (512) 表51 陽極母線規(guī)格表母線類型斷面規(guī)格面積電流陽極橫母線580mm260mm陽極軟母線600mm2mm立柱母線460mm630mm167。 短路母線電解槽停電短路采用地上短路。電解槽的平均電壓： (61)167。167。 陽極大母線電壓降取大母線平均溫度t=66℃，=，α=，由此計算得： (64)前面計算得到陽極導桿50根，每根導桿的電流負荷為： (65)采用功率法求電壓降，設陽極大母線長為： (66)式中660為陽極塊寬，40為預焙陽極間距。 陽極軟母線電壓降軟母線規(guī)格600mm2mm，長度為1550mm，t=60℃，則： (67) (68)167。得到陽極立柱母線電壓降(包括軟母線電壓降)：167。式中——炭塊電阻系數(shù)，400～900℃時，；d——炭塊平均電流密度d=1/2（新塊電流密度+殘極電流密度）；h——炭塊的平均導電高度，h=1/2(h1+h2)；h1——新塊有效導電高度，h1=新塊高度1/2炭碗中鋼爪高度；h2——殘極有效導電高度，h2=殘極高度1/2炭碗中鋼爪高度；設殘極長為1400mm，寬為600mm，則 (610) (611)167。由公式可計算： (613)式中 ——電流通過陰極炭塊路徑的長度，cm； ——半石墨質炭塊的電阻率，槽底炭塊溫度為850℃時，； A——槽膛寬度的一半3900/2=1950mm S——澆鑄時陰極鋼棒， B——炭塊寬度與炭縫之和，660+40=700mm，70cm； a——結殼厚度，取100mm； ——陽極電流密度，為。端部母線平均溫度為90℃，可計算母線電壓降：因槽周陰極母線為并聯(lián)形式，故槽周陰極母線電壓降取其中最大值為：。 陽極效應分攤電壓降 陽極效應分攤的電壓降按下式計算： (618)式中 ——陽極效應次數(shù)（次/槽 連接母線壓降槽外母線包括整流所到廠房的輸電線、廠房間連接母線及槽間線等。167。(2) 計算基礎條件溫度基礎：取25℃作為計算基礎；時間：取1小時；體系：槽底槽殼槽罩；體系電壓：V槽底+V電解質+V陽極+V鐵碳+V鋼爪+V實際分壓+V效應==；開罩時間：8min/次；換陽極時間：6min/次；電流強度：400kA；陽極氣體成分：CO2 75% CO 25%；電流效率：94%；排煙量：14400m3/h；167。h陽極氣體中CO2占75% CO占25%，CO，CO2的生成量可按以下反應方程式計算： Al2O3+12/7C→2Al+9/7CO2+3/7CO則： 電解溫度為940℃~950℃。V保溫磚：65mm。AA方向的導熱系數(shù)隨溫度變化不大，所以取與上相同的導熱系數(shù)k1=根據(jù)公式：Q3=kSADΔt=（650600）=(712) BD面的面積：SBD=（）=取750℃作為熱源的平均溫度，AB方向的導熱系數(shù)隨溫度變化不大，槽底導熱系數(shù)相同，即k2=根據(jù)公式：Q4=kSBDΔt=（75025） (713) = 槽殼總的熱損。a. 正對槽膛底的槽殼損失槽殼底面積：S==電解質溫度：950℃，槽殼溫度：90℃，Δt=95090=860℃底部炭塊：δ1=45cm，取平均溫度為925℃。側部：(由里向外)伸腳：平均厚度200mm；側部炭塊：125mm；鋼殼：12mm底部：(由里向外)炭塊：450mm；耐火磚：265+2mm。 熱量支出計算1. Al2O3反應熱 Al2O3(s)→ 2Al(l)+(g)電解溫度為950℃即1223K下查的Al2O3分解的自由能計算公尺為：ΔFt=405760+可得Al2O3的分解熱為：ΔFt=405760+12231223=每槽1h可分解Al2O3 ，QAl2O3==2. 氣體帶走的熱電解槽氣體流量：14600m3/h；排煙管煙氣溫度 ：85℃；氣體(空氣、CO、CO2等)平均比熱：Cp= 熱量輸入計算(1) 電能收入，Q電=IV熱=400000=(71) =(2) 陽極反應所得熱每個電解槽每小時產鋁量為： P==400000103=計算體系可以任意選擇，但必須包括生產設備的基本部分，否則所進行的計算就失去了實際意義。根據(jù)以上計算，可編制電解槽電壓平衡表如表61所示。日； ——陽極效應發(fā)生時的槽電壓（V）； ——平時的槽電壓（V）； t——陽極效應延續(xù)時間（min）取為5min。 焊點壓降陰極鋼棒鋁棒爆炸焊壓降取3mV，鋁棒與軟母線焊點之間的壓降取5mV。 陰極軟母線電壓降陰極軟母線長度取1000mm，截面，共43片，母線平均溫度90℃，： (617)167。 槽底電壓降鋁電解槽的槽底電壓降指槽內鋁液至陰極鋼棒棒頭之間的電壓降，～。(3) 卡具電壓降11mV。(2) 平衡母線電壓降，實測取14mV。2=8380mm。(63)167。采用炭陽極進行電解時，～。操作時系列停電25分鐘。如表列出了槽周陰記母線電流的分配。(1) 陽極橫母線設計采用四端進電方式，故母線上電流為I/8。另外所設計的母線占電解槽基建費用的25%左右，確定合理的母線配置和結構是十分重要的。 母線結構 整流后的直流電通過鋁母線引入電解槽上，槽與槽之間通過鋁母線串聯(lián)而成，所以電解槽有陽極母線、陰極母線、立柱母線和軟帶母線；槽與槽之間、廠房與廠房之間還有聯(lián)絡母線。保溫磚與耐火磚的周邊充填有耐火顆粒。(2) 槽底部內襯選擇側部為散熱型結構，一般底部和上部要加強保溫。167。設殘極長度為1400mm，寬為600mm，則殘極高度為： (56)167。炭塊頂部有四個裝配爪頭的碳孔，其直徑為200mm，深為100mm。導桿電流密度為： (51)(2) 爆炸焊結構鋁導桿與鋼板的聯(lián)接采用鋁鋼爆炸焊。電解槽電氣絕緣:在電解槽系列上，系列電壓達數(shù)百伏甚至上千伏。本設計為400kA中心下料預焙電解槽。h1）/%項目/（kgh) CO2： (槽 C實=450103=(槽h） (46) 氟化鋁消耗量為：25103=（槽h） (43) Al2O3實際單耗為：1930103=（槽 主要經(jīng)濟技術指標的確定與列表鋁電解生產中主要技術經(jīng)濟指標包括：電流強度、電解槽數(shù)、電流效率、電解溫度、極距、陽極電流密度、電解溫度、平均電壓等等各項經(jīng)濟指標列于下表31中：表31 經(jīng)濟指標序號指標名稱單位數(shù)量備注1電流強度kA400設計值2電解槽數(shù)臺208其中備用槽9臺3電流效率%94設計值4陽極電流密度A/cm25電解溫度℃9409506極距cm7鋁水平cm20228電解質水平cm22249陽極效應系數(shù)次/槽?日10電能消耗率kWh/tAl13200直流電耗11平均電壓V12氧化鋁單耗kg/tAl193013陽極炭塊單耗kg/tAl450凈耗14冰晶石單耗kg/tAl515氟化鋁單耗kg/tAl2516氟化鎂單耗kg/tAl517分子比18單槽日產量kg理論值第四章 物料平衡167。7. 水、電、空氣等根據(jù)國內生產實踐，一般生產用水量為4642m3/d，生產用水173m3/d，循環(huán)水40695m3/d，生產排水2068m3/d，生活排水173m3/d，二次水重復利用率為90%。 (3) 陽極炭塊的消耗 根據(jù)反應方程式： Al2O3+3/2C→2Al+3/2CO2 計算理論碳耗量： (33)由于陽極副反應，實際生產中生成的氣體是CO2和CO的混合物，其中CO2約占75%，CO占25%。陽極炭塊間距取40mm，陽極行間距為200mm。本設計400kA電解槽陽極到槽幫的距離為大面300mm，小面420mm，中縫為200mm。本設計所采用的槽膛深度為550mm。本設計槽壽命為2000天，即2000/365=。陽極效應發(fā)生后的持續(xù)時間約定為5min左右比較合適。(6) 電解質水平和鋁液水平所謂電解質水平和鋁液水平，是指他們各自的厚度而言。(2) 電解質成分本設計400kA電解槽的電解質成分為：~，%%，%~%。這些指標互相影響，總的來說，在一定時期內盡可能地保持其相對穩(wěn)定，下面對它們分別進行選擇論證。 ，土地資源充足，而且位于郊外，避免對中心城市的影響。目前，世界上工業(yè)生產鋁的工藝方法普遍采用“高溫熔鹽電解法”?，F(xiàn)代化大型電解鋁廠是一個技術密集型企業(yè)，需要各種高素質人才。產業(yè)集聚區(qū)交通便利，二廣高速伊川出口、焦枝鐵路伊川站等均集聚區(qū)內。一般來說，如果廠址有方便的、低成本的外部運輸系統(tǒng)，如鐵路運輸系統(tǒng)，則可以大大地降低運輸費用。具有充裕、穩(wěn)定而廉價的電力供應條件，是電解鋁廠廠址選擇必須首先考慮的因素。第二章 廠址選擇與論證廠址的選擇不僅直接影響基建投資、生產經(jīng)營和發(fā)展，還影響地區(qū)的交通運輸、環(huán)境保護、農業(yè)生產和