【正文】 ，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。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。 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。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。改制重組分為上市和存續(xù)兩個(gè)部分。）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)一座年產(chǎn)16萬(wàn)噸鋁錠的鋁電解車(chē)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(chǎng)址選擇與論證 24 鋁廠(chǎng)廠(chǎng)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(mén)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(xiàn)配置電壓衡算 50 母線(xiàn)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(chē)間的生產(chǎn)管理 906．2 電解車(chē)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(xiāo)售收入、稅金和利潤(rùn) 120 銷(xiāo)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(chǎng)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(chē)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(shū)進(jìn)行了一年產(chǎn)16萬(wàn)噸鋁錠的鋁電解車(chē)間的設(shè)計(jì)。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(chēng)。本設(shè)計(jì)是一個(gè)年產(chǎn)16萬(wàn)噸鋁錠的鋁電解車(chē)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。鋁粉能保持銀白色的光澤，常用來(lái)制作涂料，俗稱(chēng)銀粉。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。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。 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)?！　　　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。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(chǎng)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％。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。我國(guó)鋁工業(yè)的特點(diǎn)是總量大，但整體發(fā)展水平偏低，資源和環(huán)境代價(jià)較高?！　。?）國(guó)家政策調(diào)整帶來(lái)嚴(yán)重挑戰(zhàn)，企業(yè)達(dá)標(biāo)任重道遠(yuǎn)。在國(guó)內(nèi)需求十分旺盛的情況下，采取“堵”和“疏”兩種手段的并用，一方面控制電解鋁增量，控制出口；另一方面積極擴(kuò)大內(nèi)需，大力發(fā)展高附加值的鋁材產(chǎn)品，增加國(guó)內(nèi)存鋁量，引導(dǎo)我國(guó)鋁工業(yè)實(shí)現(xiàn)又好又快的發(fā)展。鋁加工專(zhuān)業(yè)管理、技術(shù)人才薄弱，不利于鋁加工行業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)發(fā)展。2006年中國(guó)總建筑面積21億平方米，比2005年增長(zhǎng)21%左右，建筑幕墻每年竣工面積約5100萬(wàn)平方米?！　。?）多種鋁業(yè)技術(shù)有待研發(fā)，每項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)成功并產(chǎn)業(yè)化，會(huì)帶來(lái)巨大的效益。這筆收購(gòu)使加拿大鋁業(yè)在冶煉技術(shù)方面取得了領(lǐng)先地位。該公司將在附近建立一家煉鋁廠(chǎng)，并從俄羅斯東部的一處港口向亞洲客戶(hù)出口鋁。 　　與許多西歐國(guó)家一樣，美國(guó)作為鋁生產(chǎn)國(guó)的地位也在沒(méi)落。 兩個(gè)特點(diǎn)：特點(diǎn)一；中國(guó)社會(huì)城市化、工業(yè)化進(jìn)程的加快，加速對(duì)鋁的消費(fèi)（交通、建筑、電器等領(lǐng)域）；2020年以前，是中國(guó)建設(shè)全面小康社會(huì)的時(shí)期，GDP增長(zhǎng)在7%以上。中國(guó)幅員廣闊，地區(qū)條件差異性導(dǎo)致部分地區(qū)仍具有投資優(yōu)勢(shì)。在過(guò)去幾年中，%，%，%，%，%。氧化鋁供不應(yīng)求及現(xiàn)貨價(jià)格升高，正在引發(fā)全球更多的氧化鋁投資、擴(kuò)建和新建項(xiàng)目。中國(guó)鋁工業(yè)與鋁市場(chǎng)的發(fā)展也為全球鋁工業(yè)帶來(lái)了生機(jī)與活力。中國(guó)解決氧化鋁供應(yīng)危機(jī)有多種途徑，增加國(guó)內(nèi)產(chǎn)量與擴(kuò)大利用國(guó)外資源將會(huì)并重。 中國(guó)鋁工業(yè)國(guó)際化程度正在提高 美鋁：購(gòu)買(mǎi)中鋁股份8%股份，與中鋁合資經(jīng)營(yíng)平果鋁項(xiàng)目，在上海、秦皇島、昆明建有3個(gè)軋制廠(chǎng)； 加鋁：投資寧夏加寧鋁業(yè)公司 在深圳合資鋁擠壓廠(chǎng)與汽車(chē)零部件廠(chǎng)； 海德魯鋁業(yè)：在無(wú)錫、蘇州建有3家鋁業(yè)獨(dú)資合資企業(yè)； 日本投資者：在中國(guó)建有30家鋁獨(dú)資合資企業(yè)； 我們相信，中國(guó)鋁工業(yè)的蓬勃發(fā)展將會(huì)吸引更多的海外投資者，貿(mào)易商，用戶(hù)。我選擇平果縣作為設(shè)計(jì)廠(chǎng)址的選擇，其具體理由如下:被譽(yù)為南國(guó)鋁都的平果縣坐落在右江河畔，為百色市東大門(mén)。中鋁廣西分公司坐落在廣西壯族自治區(qū)百色市平果縣城西郊的右江之濱，建廠(chǎng)初期距平果縣城 7 公里 。該區(qū)域地處濕熱氣候區(qū)，多年平均降水量1356毫米，176。長(zhǎng)期觀測(cè)獲得的水位年變化幅度達(dá)10米左右，豐水期高水位可接近地表。 　　從2001年起國(guó)家就規(guī)定：凡設(shè)在西部地區(qū)、以國(guó)家鼓勵(lì)類(lèi)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目為主營(yíng)業(yè)務(wù)，且主營(yíng)收入占企業(yè)總收入70％以上的企業(yè)，在2001年至2010年期間，按15％的稅率減征企業(yè)所得稅。 能源優(yōu)勢(shì) 　　廣西是有色金屬之鄉(xiāng)，尤其是鋁土礦儲(chǔ)量巨大。 水能電力資源全縣雨量充沛，溪河眾多，多年平均降雨量1356毫米，流域面積50平方公里以上的河流有6條，年發(fā)電量3500萬(wàn)千瓦小時(shí)。氯化鋁電解法是以氯化鋁為原料，以堿金屬和稀土金屬為電解質(zhì)進(jìn)行電解制鋁的方法，氯化鋁電解工藝主要包括兩個(gè)過(guò)程，一是氯化鋁的制備；二是氯化鋁的電解，氯化鋁電解法較之于霍爾－埃魯特法在電解溫度、極距、電解質(zhì)粘度、生產(chǎn)能力以及電能消耗等一些指標(biāo)上有一些優(yōu)點(diǎn)，但是氯化鋁需要工業(yè)氧化鋁制取，而且每產(chǎn)一噸鋁需要5噸氧化鋁，就整體而言，能耗不會(huì)低于傳統(tǒng)的霍爾－埃魯特法?，F(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)，采用冰晶石－氧化鋁熔鹽電解法。他們之間相互影響、相互關(guān)聯(lián)。經(jīng)研究表明，電流效率降低的原因有：鋁的溶解和再氧化損失，鋁的不完全放電，其他離子放電以及諸如水的電解、碳化鋁的形成等其他損失。如果電解質(zhì)溫度長(zhǎng)期偏低，鋁液與電解質(zhì)分離不好，陽(yáng)極氣體不易順暢排出，電解質(zhì)溶解AL2O3的能力降低，陽(yáng)極效應(yīng)系數(shù)增大。經(jīng)研究表明，隨著極距的增大，電流效率極距曲線(xiàn)的變化率越來(lái)越小。根據(jù)測(cè)定，每提高極距1厘米，大約升高槽電壓300～400毫伏。目前，國(guó)外電解槽趨也向于在低氧化鋁濃度下進(jìn)行電解，其主要優(yōu)點(diǎn)是：氧化鋁很快地溶解，熔體中無(wú)懸浮的氧化鋁固體顆粒，對(duì)熔體的粘度、導(dǎo)電度以及防止在槽底產(chǎn)生氧化鋁沉淀都有很好的作用，有利于穩(wěn)定生產(chǎn)、提高電流效率。氟化鈣和氟化鎂的主要作用在于使初晶溫度降低和增大鋁液～電解質(zhì)的界面張力；促進(jìn)熔體中的炭渣分離。東予鋁廠(chǎng)175～另外此時(shí)，會(huì)使水平電流加大，垂直磁場(chǎng)增強(qiáng)，導(dǎo)致生產(chǎn)不平衡，這些都會(huì)造成電流效率下降。 陽(yáng)極電流密度陽(yáng)極電流密度是電解槽設(shè)計(jì)一個(gè)重要參數(shù)，一般來(lái)說(shuō)，低面積電流槽電壓低，電耗隨之降低，但并不是每個(gè)技術(shù)上可行的面積電流都是合理的，因?yàn)槊娣e電流過(guò)低，會(huì)使電解槽各部尺寸加大，使基建成本費(fèi)加大。對(duì)于強(qiáng)化生產(chǎn)時(shí)的情況下，陽(yáng)極電流密度增大，則有可能使上述因素向不利方面轉(zhuǎn)化，而使電流效率降低?！?鋁電解生產(chǎn)中的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的確定鋁電解生產(chǎn)中的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括：電流強(qiáng)度、電解槽數(shù)、電流效率、電解溫度、極距、陽(yáng)極電流密度、電解溫度、平均電壓等等。上部結(jié)構(gòu)可分為桁架門(mén)支架、陽(yáng)極提升裝置、打殼下料裝置、陽(yáng)極母線(xiàn)和陽(yáng)極組、槽密閉排煙裝置、氧化鋁超濃相輸送管道。 大型中間下料預(yù)焙槽結(jié)構(gòu)示意圖 上部結(jié)構(gòu) 打殼下料裝置每臺(tái)槽共有5套打殼下料機(jī)構(gòu)，其中4套是正常加工打殼下料裝置，另外一套是出鋁打殼下料裝置，另外一套是出鋁打殼下料裝置。,換向器的使用是使轉(zhuǎn)動(dòng)方向直接換向，速比為1：1，聯(lián)接軸直徑為60mm，兩側(cè)聯(lián)接軸之間距離為900mm，起重機(jī)構(gòu)有4臺(tái)螺旋起重器。排煙管下部與槽頂水平密封罩板焊在一起，上部有絕緣和調(diào)節(jié)閥門(mén)，槽頂水平密封罩板與桁架焊在一起，密封罩板A、B側(cè)各留有8個(gè)缺口，以便能進(jìn)入陽(yáng)極導(dǎo)桿。設(shè)計(jì)陽(yáng)極鋁導(dǎo)桿規(guī)格為130mm130mm2280mm, 鋁導(dǎo)桿的長(zhǎng)度低于1700mm，鋁導(dǎo)桿的斷面尺寸為：130mm130mm。鋼爪與碳?jí)K澆注處裝有陽(yáng)極保護(hù)環(huán)，由于陽(yáng)極鋼爪被電解質(zhì)侵蝕現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，被侵蝕的鋼爪、磷升鐵熔化到鋁液中，使鋁液品位下降，降低了陽(yáng)極鋼爪的利用率，給生產(chǎn)帶來(lái)了不利影響，因此采用陽(yáng)極保護(hù)環(huán)加以保護(hù)。由此可計(jì)算： 槽膛長(zhǎng)度=2420+19660+1840=14100mm 槽膛寬度=2300+21500+200=3800mm 槽膛深度=550mm 陰極結(jié)構(gòu)陰極結(jié)構(gòu)指電解槽槽體部分，由鋼制槽殼、陰極炭塊和保溫材料砌體三部分構(gòu)成。內(nèi)襯側(cè)部炭塊規(guī)格為520400125mm，側(cè)部炭塊與電解槽側(cè)壁鋼板間有一定的間隙作為伸縮縫，一般約5mm，避免電解槽投入生產(chǎn)后碳?jí)K受熱膨脹以使槽內(nèi)襯側(cè)部變形。而D型長(zhǎng)炭塊幾乎貫穿全槽的寬度，炭塊接縫數(shù)是最少的，可使電解質(zhì)和鋁液滲出的可能性減少至最小，同時(shí)減少由于上抬和推積力引起的機(jī)械破損。電解槽與地絕緣要達(dá)到1M。圖 母線(xiàn)配置示意圖 陽(yáng)極母線(xiàn)陽(yáng)極母線(xiàn)陽(yáng)極母線(xiàn)采用鑄造鋁母線(xiàn)，用軟鋁母線(xiàn)與端頭母線(xiàn)壓緊，以便陽(yáng)極母線(xiàn)升降。 表4－1 陽(yáng)極母線(xiàn)規(guī)格表陽(yáng)極母線(xiàn)規(guī)格表母線(xiàn)類(lèi)型斷面規(guī)格面積電流陽(yáng)極橫母線(xiàn)480mm200mm A/mm2陽(yáng)極軟母線(xiàn)600mm2mm A/mm2立柱母線(xiàn)420mm4800mm 陰極母線(xiàn)1．陰極軟母線(xiàn)：母線(xiàn)規(guī)格為200mm2mm， A/mm2,則陰極軟母線(xiàn)片數(shù)為： n== = 取44，則效驗(yàn)電流密度：D陰軟= =上式中：N鋼——陰極鋼棒數(shù)，為通長(zhǎng)型； D陰軟——陰極軟母線(xiàn)電流密度； S陰軟——陰極母線(xiàn)截面積。％～采用炭陽(yáng)極進(jìn)行電解時(shí)，～,。cm。取大母線(xiàn)平均溫度t=66℃，0=。則氧化鋁的實(shí)際消耗量為==氧化鋁的理論消耗量為=102/54=氧化鋁的損失量為==3. 氟化鹽的消耗量冰晶石單耗為：5 kg/t；氟化鋁單耗為：25 kg/t；氟化鈣單耗為：2 kg/t。下表4－2列出槽周陰極母線(xiàn)上電流的分配。 A/mm2，母線(xiàn)的截面積為：Sm=（I/8）/Dm=（280000/8）/= mm2根據(jù)上面的截面積，取母線(xiàn)規(guī)格為480mm240mm，取一根，效驗(yàn)?zāi)妇€(xiàn)電流密度為：D=（I/8）/S=（280000/8）/（480240）=故陽(yáng)極母線(xiàn)斷面積為480240mm 2， A/mm2,長(zhǎng)度10500mm。陽(yáng)極母線(xiàn)屬于上部結(jié)構(gòu)的一部分，陰極母線(xiàn)排布在槽殼在槽殼周?chē)偷撞?，?yáng)極母線(xiàn)和陰極母線(xiàn)之間通過(guò)聯(lián)絡(luò)母線(xiàn)，立柱母線(xiàn)和軟母線(xiàn)連接起來(lái)，將電解槽一個(gè)一個(gè)的串聯(lián)起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)系列。本設(shè)計(jì)陰極鋼棒與陰極組合類(lèi)型采用D型，即通長(zhǎng)陰極碳?jí)K。⑵槽底部?jī)?nèi)襯選擇由于槽側(cè)部為散熱型結(jié)構(gòu)，所以底部要加強(qiáng)保溫。本設(shè)計(jì)采用有底搖籃式結(jié)構(gòu)，搖籃架是彈性變形體，其優(yōu)點(diǎn)是槽殼受力不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，這樣在電解槽的端角部位，不會(huì)發(fā)生斷裂現(xiàn)象。用石墨冷搗糊將兩半圓環(huán)