【正文】 城鎮(zhèn)建設(shè)等的發(fā)展。為了延長鋁電解槽的使用壽命，要從多方面采取措旎。這些破損現(xiàn)象彼此相互聯(lián)系，可能會同時出現(xiàn)。鋁電解槽破損停槽的主要標(biāo)志為槽內(nèi)鋁液中鐵含量連續(xù)不斷的增加以至于超過1％，表明碳陰極已發(fā)生破損，鋼質(zhì)陰極棒已被鋁液侵蝕，此時需停槽大修。預(yù)焙陽極鋁電解槽用帶有筋板的鋁板構(gòu)成多片單槽罩或整體槽罩，將電解槽密封。現(xiàn)代化大容量預(yù)焙陽極鋁電解槽一般采用橫向排列，母線配置采用多端(4端或5端)進電方式。 母線裝置由陽極母線、陰極母線和立柱母線組成。打洞加料自動進行，間隔時間短的不過3min，長者為1～2h。陽極碳塊表面噴一層鋁液以防止其氧化，也有不噴鋁液的。陽極碳塊組由陽極碳塊、鋼爪和鋁導(dǎo)桿三部分組成。與此同時靠輔助升降機構(gòu)以精確的相等速度提升陽極框套的位置，其結(jié)果是陽極框套的位置移動等于零，它相對于槽殼并未作任何移動，但陽極可以下降，補償其消耗。鋼質(zhì)導(dǎo)電棒由上部垂直插入陽極糊內(nèi)，分4排插入，高度分若干層次。(2)上插棒自焙陽極鋁電解槽的陽極裝置。陽極棒一般有4排，排向距離200mm，其中下面的兩排棒通電，上面的兩排作為后備。陽極框架由鋼板和型鋼焊接而成。167。槽膛側(cè)壁有一層或兩層陰極碳塊。陰極碳塊組在槽殼內(nèi)排成兩行，碳塊組與碳塊組間用碳糊搗固或用碳糊漿液灌注。槽膛底部是一層陰極碳塊，其下面依次是炭素墊、耐火磚層和保溫磚層，有的用氧化鋁或其他保溫材料取代保溫磚層或部分保溫磚層。 陰極裝置 由槽殼、陰極碳塊、側(cè)部碳塊、耐火磚和保溫材料組成。圖11 鋁電解槽系列配置圖為了減少鋁工業(yè)溫室氣體的排放，全球鋁工業(yè)也致力于研制惰性陽極和惰性陰極等鉛電解新工藝，一旦成功，將在節(jié)能減排上取得新進展。電解產(chǎn)物在陰極上是鋁液，陽極上是CO2和CO氣體。因預(yù)焙陽極的消耗使得其中的雜質(zhì)被還原后以硅、鐵、鈦、釩等元素雜質(zhì)進入到鋁液中，故對預(yù)焙陽極的理化指標(biāo)要求嚴格，在化學(xué)成分上要求灰分越低越好，尤其是對硅、鐵、鎳、釩、鈉、硫等的控制，在物理性能上要求比電阻和氣孔率要小。預(yù)焙陽極炭塊是利用一定粒度、配比的石油焦和殘極，與一定比例的煤瀝青(黏結(jié)劑)，經(jīng)過混捏、成型、焙燒而成的陽極炭塊。(5)氟化鎂氟化鎂(MgF2)和氟化鈣的作用基本相似，對爐幫形成起礦化劑作用，但在降低電解質(zhì)溫度，改善電解質(zhì)性質(zhì)，分離炭渣，提高電流效率和電解質(zhì)導(dǎo)電率方面比氟化鈣的作用更為明顯，實踐證明這是一種較好的添加劑。但在多數(shù)工廠用碳酸鈉代替氟化鈉，這樣更加經(jīng)濟。(2)氟化鋁氟化鋁(AlF3)是一種白色的細微粉末，屬菱形六面體結(jié)構(gòu)，其顆粒比氧化鋁稍大, 流動性次之，它是冰晶石氧化鋁熔液的一種添加劑。氟化鈉與氟化鋁的摩爾比稱為冰晶石的分子比，分子比為3時稱為中性，分子比大于3時稱為堿性，小于3時稱為酸性，~。因此現(xiàn)代鋁工業(yè)則使用合成的人造冰晶石，為灰白色的粉末，易黏于手，不溶于水，熔點為1012177。167。其中αAl2O3含量達到80%。砂型氧化鋁呈球狀，顆粒較粗，安息角小，只有30176。在氣體凈化中，要求它具有較好的活性和足夠的比表面積，從而能夠有效地吸收氟化氫氣體。P2O5等高價氧化物雜質(zhì)則會降低電流效率。為了取得良好的生產(chǎn)指標(biāo)，對氧化鋁的要求是非常嚴格的，主要體現(xiàn)在化學(xué)純度和物理性能上。167。為了大幅度提高電解法能量效率和減少二氧化碳排放量，國外開展力求降低陰陽極之間電壓降的工業(yè)試驗，采用炭陽極開溝槽、TiB2可濕潤陰極、惰性陽極、導(dǎo)流式或雙極多室式新型結(jié)構(gòu)電解槽[7]等新工藝新技術(shù)新材料新設(shè)備。開發(fā)應(yīng)用抗熔體滲透的槽襯耐火材料、熱電偶套管、優(yōu)質(zhì)炭素陰陽極、可濕潤陰極和惰性陽極等新型材料。應(yīng)用了半連續(xù)傳感器實時在線檢測控制溫度、過熱度、分子比、熔體高度和氧化鋁濃度。h/t(Al)，槽壽命達2000天。h/t(Al)。目前正在開發(fā)450~500kA電解槽,預(yù)計將開展RA500電解槽試驗。繼法國AP18和AP30型電解槽技術(shù)后，AP50技術(shù)[6]已問世。槽左右。我國300kA級的特大型預(yù)焙鋁電解槽投入工業(yè)應(yīng)用的時間短，又不能完全照搬以前在大型預(yù)焙槽上的相關(guān)經(jīng)驗(這些經(jīng)驗也有很大局限性)。影響我國大型槽槽壽命的問題除了我國普遍認為的陰極炭素材料質(zhì)量方面的原因外，電解槽的設(shè)計、筑爐材料、筑爐質(zhì)量、焙燒啟動、正常生產(chǎn)操作及生產(chǎn)管理等方面均存在一些問題?！鄶?shù)在大負荷、小電網(wǎng)環(huán)境下運行，安全隱患多。大容量電解槽的開發(fā)，使我國鋁電解技術(shù)總體上達到了國際先進水平，電解鋁工業(yè)的面貌發(fā)生了根本的改變。這些新工藝新方法有待進一步的研究完善和工業(yè)性的試驗?，F(xiàn)代鋁電解槽正向大型化發(fā)展，電解槽由20世紀(jì)70年代的10萬A發(fā)展到現(xiàn)在的35萬~50萬A，隨著計算機技術(shù)在電解槽上的應(yīng)用，各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)大大提高。瑞士冶煉公司也在同時采用該法煉鋁。1886年美國霍爾(Hall)和法國埃魯(Heroult)通過實驗不約而同地申請了冰晶石氧化鋁熔鹽電解法煉鋁的專利，獲得批準(zhǔn)。在采用化學(xué)法煉鋁期間，1854年德國本生(Bunsen)和法國德維爾(Deville)繼英國戴維(Davy)之后研究電解法煉鋁，試驗了各種以冰晶石為基礎(chǔ)的混合熔鹽與氧化鋁的電解法。1854年，法國德維爾(Deville) 用鈉代替鉀還原NaClAlCl3配合鹽，制取金屬鋁。 167。(5)食品包裝材料因鋁是無毒性的金屬材料，所以在食品包裝方面也得到了廣泛應(yīng)用。它的應(yīng)用主要是用鋁合金型材制作房屋的結(jié)構(gòu)架和門窗柜櫥一類的設(shè)施，以此代木，經(jīng)久耐用，美觀大方。 kg鋼材，這樣就大大減輕了車體的質(zhì)量，這對節(jié)約燃料是非常有利的。鋁工業(yè)現(xiàn)在是世界上最大的電化學(xué)冶金工業(yè)，鋁的產(chǎn)量在金屬中僅次于鋼鐵，居有色金屬之首。(10)鋁沒有毒性，可以用作食品包裝。(7)鋁沒有磁性，不產(chǎn)生附加的磁場，所以在精密儀器中不會起干擾作用。固體和液體鋁的電阻率均隨溫度降低而減小，靠近0 K時，鋁的電阻率接近零。(2)沸點高，液態(tài)鋁的蒸氣壓不高，沸點為2467℃。當(dāng)前國內(nèi)外大部分鋁電解廠采用300kA級電解槽，本設(shè)計采用400kA大型鋁電解槽，不僅適應(yīng)了電解槽發(fā)展的大型化，而且引領(lǐng)著世界鋁電解行業(yè)發(fā)展方向，為我國鋁電解走國際化路線奠定了基礎(chǔ)。400kA大型預(yù)焙陽極電解槽技術(shù)的研制開發(fā)成功，為我國參與國際競爭，提供容量更大、技術(shù)更先進的電解槽技術(shù)打下了良好的基礎(chǔ)[3]?，F(xiàn)安裝于中國鋁業(yè)蘭州分公司SY400電解槽[2]，技術(shù)指標(biāo)先進，同比350kA，300kA電解槽具備投資省，經(jīng)濟效益高的特點，能夠滿足建設(shè)技術(shù)起點高、裝備先進、大規(guī)模的鋁電解系列，單系列產(chǎn)能超過320kt/a以上，為中國鋁工業(yè)的國際化奠定堅實的基礎(chǔ)。 安全生產(chǎn) 55結(jié) 論 57參考文獻 58致 謝 5959 / 64前 言自上世紀(jì)80年代以來，我國電解鋁技術(shù)取得了很大的發(fā)展，尤其在大型預(yù)焙鋁電解槽的設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)等領(lǐng)域形成了自己的大型鋁電解技術(shù)體系，開發(fā)成功了300kA~400kA大型鋁電解槽。 能量平衡列表 51第八章 勞動定員及成本核算 53167。 計算方法與基礎(chǔ)條件 40167。 37167。 陽極立柱母線電壓降 35167。 電解質(zhì)電壓 33167。. 陽極母線 29167。 陰極結(jié)構(gòu) 27167。 物料平衡的計算 23167。. 環(huán)境和土地 17第三章 技術(shù)經(jīng)濟 18167。 使用壽命 15第二章 廠址選擇與論證 16167。 鋁電解槽與電解槽系列 13167。 鋁電解原料——氧化鋁 9167。 鋁電解簡史 4167。 鋁的性質(zhì)及用途 3167。車間設(shè)計包括廠址選擇、電解槽設(shè)計、電壓平衡、能量平衡勞動定員及成本核算等。 400kA預(yù)焙槽鋁電解車間設(shè)計摘 要大型化是當(dāng)今世界鋁電解技術(shù)發(fā)展的大趨勢。我們緊隨時代步伐，設(shè)計了400kA預(yù)焙槽鋁電解車間。關(guān)鍵詞：鋁電解槽，物料平衡，能量平衡，電壓平衡，車間設(shè)計 The Design of 400kA Prebaked Anode Aluminum Reduction Plant ABSTRACTLargescale is the general trend of aluminium electrolysis technological development in the world nowadays．Developing more efficient，more stable and more energysaving 400kA aluminium reduction cell technology，based on the existing 320kA~350kA aluminium reduction cell，is the goal studied and chased by worldwide major aluminium panies．And there are a few aluminum electrolysis enterprises that have built 400kA grade aluminum electrolytic production line．Following the pace of times，we plete the design of the 400kA prebaked aluminum electrolysis workshop．The designs include siteselection， designs of electrolyzers，voltage balance, energy balance，labor quota and cost accounting and so on．Yield of the design reaches to the annual output of 220000 tons，and the current efficiency as high as 94%．After many discussions，we decide to choose Yichuan County Industrial Park as the site． KEY WORDS：aluminum reduction cell，material balance， energy balance，voltage balance，the design of workshop目 錄前 言 1第一章 鋁電解簡介 3167。 鋁電解簡史及發(fā)展現(xiàn)狀 4167。 鋁電解用原料與原材料 9167。 鋁電解過程描述 12167。 母線裝置 14167。. 外圍服務(wù) 17167。 主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)的確定與列表 21第四章 物料平衡 23167。 陽極結(jié)構(gòu) 26167。 母線結(jié)構(gòu) 29167。 實際分解電壓 33167。 陽極軟母線電壓降 34167。 陰極軟母線電壓降 37167。 連接母線壓降 38第七章 能量平衡 40167。 熱量支出計算 41167。 環(huán)境與衛(wèi)生 55167。并與2008年3月21日通過了由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會組織的科學(xué)技術(shù)成果鑒定。使用30%石墨質(zhì)陰極炭塊的電解槽，石墨化陰極炭塊的電解槽還有進一步提高電流強度的潛力。同時，采用電解槽全面控制和標(biāo)準(zhǔn)化操作體系，有效控制了電解槽平衡與物料平衡，還采用一套適應(yīng)大型電解槽穩(wěn)定、安全的焙燒技術(shù)，形成了一套與大型電解槽配套的生產(chǎn)操作管理技術(shù)。 鋁的性質(zhì)鋁是一種銀白色的輕金屬，位列元素周期表第三周期ⅢA族，原子序數(shù)13，其主要特性如下：(1)熔點低，鋁的熔點與純度有密切關(guān)系，%的鋁熔點為660℃。鋁中添加其他元素，都會增大鋁的電阻率。(6)鋁具有良好的反光性能，~12μm的光線。(9)鋁具有良好的防腐蝕性，鋁表面在空氣中和氧易結(jié)合成一層牢固的氧化鋁薄膜，這層氧化鋁薄膜是連續(xù)的、無孔的，阻止了鋁的進一步氧化，提高了鋁的抗氧化和抗腐蝕能力。 鋁的用途由于鋁具有質(zhì)輕、良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、可加工性以及構(gòu)成高強度、耐腐蝕性的合金和可再生循環(huán)利用等優(yōu)良的性能，因而鋁成為有色金屬中應(yīng)用最廣泛的金屬，是僅次于鋼鐵的第二大金屬。近年來汽車工業(yè)用材料要求向體形小、 質(zhì)量輕的方向發(fā)展，所以用鋁量不斷增加。(2)建筑工業(yè)材料鋁材已在建筑方面得到廣泛的應(yīng)用。在化學(xué)工業(yè)上常用鋁及其合金制造各種反應(yīng)器、儲槽和管道等。167。1825年丹麥化學(xué)家奧斯特（）用鉀汞齊還原無水氯化鋁，得到一種灰色的金屬粉末，在研磨石呈現(xiàn)金屬光澤，這是人類首次得到金屬鋁。這一方案后來在德國 Gmelingen 鋁鎂工廠里被采用。1883 年，美國Bradley提出利用氧化鋁可溶于熔融冰晶石的特性來電解冰晶石氧化鋁熔鹽的方案，但未獲得專利。1888年，美國匹茲堡電解廠開始用冰晶石氧化鋁熔鹽電解法煉鋁。1954年我國撫順鋁廠投產(chǎn)，采用當(dāng)時前蘇聯(lián)設(shè)計的60 kA側(cè)插陽極棒自焙陽極電解槽。除此法外，世界各國科學(xué)家也一直在研究許多的煉鋁新方法，如：電熱法煉鋁、氯化鋁電解法、礦石直接煉鋁法、高爐煉鋁法、錳還原法、惰性陽極和可濕潤陰極電解槽等。九十年代以來，在基礎(chǔ)理論、大型鋁電解槽開發(fā)以及工程應(yīng)用取得了一系列成果，開發(fā)成功了280、320kA以上的特大型電解槽技術(shù)，使鋁工業(yè)的技術(shù)進步令人注目。由于開發(fā)時間短，對我國大型鋁電解槽在生產(chǎn)領(lǐng)域的深層次開發(fā)明顯不足，致使實際運行指標(biāo)的生產(chǎn)指標(biāo)與國際先進水平還有較大差距?！狈⒃趯﹃帢O破損機理與規(guī)律透徹掌握基礎(chǔ)上的“精細設(shè)計”技術(shù)和提高槽壽命的綜合技術(shù)措施，電解槽難以達到設(shè)計壽命，早期破損率高?！狈ο冗M的生產(chǎn)操作技術(shù)，作業(yè)成本高。槽以下，現(xiàn)代化預(yù)焙電解槽的電流強度繼續(xù)向超大型化發(fā)展。h/t，減少33%污染物。h/t(Al)；