【正文】 (1) 槽殼損失傳導熱損失：Q=kSΔtk值計算采用圖解法：側(cè)部：℃，本設計取：85℃.底部：平均94℃，本設計取90℃.第一部分我槽膛底以上部分（AA），以上部分由于內(nèi)外面積相差不大，所以用幾何平均面積，余下部分由于相差較大（S2＞2S1），可分為兩部分；第二部分為槽膛底面積；第三部分為角部，采用溫度場分布，取平均值計算。每個電解槽中： CO2的生成熱為：103=CO的生成熱為： 103=則氣體總生成熱： Q氣=+=CO的燃燒熱：CO在火炎部分燃燒，使體系內(nèi)空氣溫度升高，一般可認為燃燒50％，CO+1/2O2=CO225℃時1kmolCO燃燒生成CO2，燃燒熱為67630kCal，則 QCO→CO2=6763050%=167。 計算方法與基礎條件(1) 計算方法所謂計算體系，即計算對象的邊界范圍。日），電流通過陰極炭塊路徑的長度按下式計算： (614)式中 H——陰極炭塊高度（55cm）； h和b——陰極鋼棒的高度和寬度，在計算中取h=23cm，b=18cm,故 (615)將選擇與求得的值代入公式中，得到炭塊槽底電壓降：(616)167。 陽極炭塊組電壓降(1) 陽極導桿電壓降 設：鋁導桿長度L，橫截面積S，每根導桿通入的電流i，鋁導桿的電阻系數(shù)代入下式： (69)(2) 導桿下部電壓降 包括：鋁鋼爆炸焊接區(qū)電壓降10mV，鋼爪壓降24mV，鋼炭接觸壓降110mV。大母線長一半為： 16760247。 實際分解電壓即極化電壓，就是Al2O3理論分解電壓與陽極過電壓和陰極過電壓之和。(1) 陰極軟母線母線規(guī)格為200mm2mm，則陰極軟母線片數(shù)為： 取38根 (513)校驗電流密度： (514)(2) 槽周陰極母線根據(jù)母線配置圖可知，槽周陰極母線分為A側(cè)槽周陰極母線和B側(cè)槽周陰極母線及槽底陰極母線，電流經(jīng)過陰極鋼棒進入A側(cè)和B側(cè)槽周陰極母線，A側(cè)經(jīng)過槽底陰極母線與B側(cè)電流交匯經(jīng)過槽間連接母線進入到下一個槽子的立柱母線上。因而所設計的母線系統(tǒng)必須很好的平衡磁場，以減少鋁液的流動和波動。底部內(nèi)襯厚度共392mm。搖籃支架選用360mm工字鋼、厚鋼板焊制而成，槽側(cè)和端壁都設有一些搖籃架。設計所用陽極每組炭塊共有四個鋼爪，鋼爪間距為200mm，鋼爪上電流密度為。母線結(jié)構：鋁電解槽有陽極母線、立柱母線和軟帶母線，槽之間、廠房之間還有聯(lián)絡母線。如表41所示為物料平衡表： 表41物料平衡表收入支出項目/（kgh） (49)（4）陽極炭塊的消耗量根據(jù)反應方程式：Al2O3+3/2C→2Al+3/2CO2 計算理論碳耗量： (410)由于陽極副反應，實際產(chǎn)生的氣體為一氧化碳和二氧化碳的混合物，各占約25%和75%，由此計算理論實際碳耗量為： (411)生產(chǎn)CO2為： (412)CO為： 3/728?h (413)由于機械等原因，陽極炭塊的實際消耗量比理論值多18%20%，根據(jù)國內(nèi)外生產(chǎn)實踐，從優(yōu)化設計的角度考慮，取噸鋁實際碳耗為450kg/t。 Al2O3理論單耗為：103=（槽本設計采用國際上近幾年來所采用的化學防滲技術術，即采用干式防滲料作為防滲層，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氧化鋁層。陽極實際面積與陽極電流密度校核值為： S陽 =4815566=491040cm2 D陽=400000/491040=b. 槽膛尺寸取陽極到槽幫的距離為大面300mm，小面420mm。(2) 槽膛深度槽膛深度主要取決于槽中電解質(zhì)鋁液水平及操作工藝制度。?日即可。本設計選取的電流效率為94%。同時，土地是電解鋁廠建設的必要條件。這里所說的外圍服務，是指地方提供的價格合理的人力資源、維修服務和其它生活保障體系。167。操作上要采用合適的焙燒和啟動方式，并建立平穩(wěn)的正常運行制度等。根據(jù)現(xiàn)場觀察，破損現(xiàn)象[9]有：(1)碳陰極中出現(xiàn)大而深的裂紋；(2)碳陰極出現(xiàn)沖蝕深坑；(3)碳陰極呈層狀剝落；(4)碳陰極向上隆起并開裂；(5)陰極棒受鋁液侵蝕并熔化，陰極棒發(fā)生變形，向上隆起；(6)槽底耐火磚和保溫材料受電解質(zhì)侵蝕，其中間部位存在棱鏡狀灰白層；(7)側(cè)部碳塊受電解質(zhì)和鋁液沖刷磨蝕產(chǎn)生孔洞；(8)鋼質(zhì)槽殼向外膨脹呈橢圓形，底部鋼板向下鼓出甚至開裂。上插棒自焙陽極鋁電解槽由安裝在陽極框套下部的集氣罩將煙氣收集于燃燒氣中，經(jīng)燃燒后的煙氣排入煙道。167。也有用碳糊搗固的。隨著陽極的消耗，用主升降機構降低陽極母線大梁，亦即陽極本身的高度。陽極框架借助滑輪組或螺旋機構懸吊在電解槽的上部金屬結(jié)構上，因此陽極可以上下升降。由陽極框架、碳陽極糊、陽極導電棒、氧化鋁料倉及陽極升降機構組成。陰極棒通過槽殼側(cè)壁上的洞口(窗口)伸出槽殼，其末端與陰極母線連接。鋁電解槽的槽膛深度一般為450～600mm。現(xiàn)代鋁電解槽系列配置如圖11所示。預焙陽極凈耗大約每噸鋁400~450 kg，毛耗(包括殘極)為500~550 kg。氟化鈣的含量在生產(chǎn)過程中隨電解質(zhì)的損失而減少，但在生產(chǎn)中并不添加氟化鈣，這是因為原料氧化鋁中含有少量的氧化鈣，氧化鈣與電解質(zhì)中的氟化鋁反應可生成氟化鈣，所以它可自行補充累積。從理論上講冰晶石在電解過程中是不消耗的，但實際上由于冰晶石中的氟化鋁被帶進電解液中的水分分解，或自身揮發(fā)，氟化鈉被電解槽內(nèi)襯吸收以及操作時的機械損失等原因，故冰晶石在生產(chǎn)過程中是有一定損耗的，在正常情況下大約每生產(chǎn)1 t鋁需耗冰晶石5~10 kg。天然冰晶石產(chǎn)于格陵蘭島，無色或雪白色， g/cm3，℃，在自然界中貯量有限。粉型氧化鋁呈片狀和羽毛狀，顆粒較細，安息角大，為45176。一般要求它具有較小的吸水性，能夠較多較快地溶解在熔融冰晶石里，粒度適宜、飛揚損失少，并且能夠嚴密地覆蓋在陽極炭塊上，當氧化鋁覆蓋在電解質(zhì)結(jié)殼上時，可起良好的保溫作用。它主要是不斷的補充電解質(zhì)中的鋁氧氟配合離子，使其保持一定范圍的濃度，以保證電解的持續(xù)進行。 kg/t(Al)水平。采用的物理場數(shù)學模型精確有效，電解槽結(jié)構設計質(zhì)量高，槽電解運行穩(wěn)定性好，電流效率可達95%~96%。h/t(Al)；最先進的技術指標電流效率可達96%，電耗略低于13000 kW現(xiàn)代化預焙電解槽的電流強度繼續(xù)向超大型化發(fā)展?！狈ο冗M的生產(chǎn)操作技術，作業(yè)成本高。由于開發(fā)時間短，對我國大型鋁電解槽在生產(chǎn)領域的深層次開發(fā)明顯不足，致使實際運行指標的生產(chǎn)指標與國際先進水平還有較大差距。除此法外，世界各國科學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。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。這一方案后來在德國 Gmelingen 鋁鎂工廠里被采用。167。(2)建筑工業(yè)材料鋁材已在建筑方面得到廣泛的應用。 鋁的用途由于鋁具有質(zhì)輕、良好的導熱性和導電性、可加工性以及構成高強度、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用最廣泛的金屬，是僅次于鋼鐵的第二大金屬。(6)鋁具有良好的反光性能，~12μm的光線。 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系，%的鋁熔點為660℃。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。 環(huán)境與衛(wèi)生 55167。 連接母線壓降 38第七章 能量平衡 40167。 陽極軟母線電壓降 34167。 母線結(jié)構 29167。 主要經(jīng)濟技術指標的確定與列表 21第四章 物料平衡 23167。 母線裝置 14167。 鋁電解用原料與原材料 9167。關鍵詞：鋁電解槽，物料平衡，能量平衡，電壓平衡，車間設計 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。 400kA預焙槽鋁電解車間設計摘 要大型化是當今世界鋁電解技術發(fā)展的大趨勢。 鋁的性質(zhì)及用途 3167。 鋁電解原料——氧化鋁 9167。 使用壽命 15第二章 廠址選擇與論證 16167。 物料平衡的計算 23167。. 陽極母線 29167。 陽極立柱母線電壓降 35167。 計算方法與基礎條件 40167。 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80年代以來，我國電解鋁技術取得了很大的發(fā)展，尤其在大型預焙鋁電解槽的設計技術、制造技術、生產(chǎn)技術等領域形成了自己的大型鋁電解技術體系，開發(fā)成功了300kA~400kA大型鋁電解槽。400kA大型預焙陽極電解槽技術的研制開發(fā)成功，為我國參與國際競爭，提供容量更大、技術更先進的電解槽技術打下了良好的基礎[3]。(2)沸點高，液態(tài)鋁的蒸氣壓不高，沸點為2467℃。(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。鋁工業(yè)現(xiàn)在是世界上最大的電化學冶金工業(yè)，鋁的產(chǎn)量在金屬中僅次于鋼鐵，居有色金屬之首。它的應用主要是用鋁合金型材制作房屋的結(jié)構架和門窗柜櫥一類的設施，以此代木，經(jīng)久耐用，美觀大方。 167。在采用化學法煉鋁期間，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的混合熔鹽與氧化鋁的電解法。瑞士冶煉公司也在同時采用該法煉鋁。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?！鄶?shù)在大負荷、小電網(wǎng)環(huán)境下運行，安全隱患多。我國300kA級的特大型預焙鋁電解槽投入工業(yè)應用的時間短，又不能完全照搬以前在大型預焙槽上的相關經(jīng)驗(這些經(jīng)驗也有很大局限性)。繼法國AP18和AP30型電解槽技術后，AP50技術[6]已問世。h/t(Al)。應用了半連續(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。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、導流式或雙極多室式新型結(jié)構電解槽[7]等新工藝新技術新材料新設備。為了取得良好的生產(chǎn)指標，對氧化鋁的要求是非常嚴格的，主要體現(xiàn)在化學純度和物理性能上。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。其中αAl2O3含量達到80%。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。(2)氟化鋁