【正文】 Δt=14600（8525）=262800kCal/h= (73)3. 鋁液帶走的熱量電解溫度：950℃ 鋁的熔點(diǎn)：660℃由物質(zhì)的比熱表可查得鋁的熔化熱：93kCal/kg由物質(zhì)的比熱表可查的鋁的比熱： 298K~933K時(shí) C0==933K~1273K時(shí) Cp=則 (74) = Q熔== (75) =所以QAl=Q固+Q熔+Q液=++= = (76)4. 殘極帶走的熱由 Al2O3+12/7→2Al+9/7CO2+3/7CO知1mol氧化鋁需12/7mol的碳，每塊殘極高度165mm，消耗375mm，故C殘：C耗=165:375則殘極的量為： (77) 由于殘極損失時(shí)表面溫度為450℃，電解質(zhì)溫度為950℃，故殘極換出溫度約為： 殘極碳比熱：Cp=+105T2 故殘極碳帶走熱量為： =(78) 殘極上覆蓋有10mm的氧化鋁，平均溫度為500℃，帶走熱量1000kCal/h殘極總帶走熱量為：+1000=5. 加熱冰晶石、氟化鋁熔化冰晶石、氟化鋁、氟化鎂等需22W/kgAl，則一小時(shí)需：22=6. 散熱損失電解槽散熱損失計(jì)算，采用傳導(dǎo)計(jì)算法，在前人的基礎(chǔ)上對(duì)角部采用分布場(chǎng)計(jì)算法，即槽底以下的面積采用幾何平均面積，正對(duì)槽膛底的面積用等面積進(jìn)行計(jì)算，角部用溫度分布平均值進(jìn)行計(jì)算。槽外母線均攤電壓根據(jù)實(shí)測(cè)取60mV。 陰極電壓降167。 電解質(zhì)電壓電解質(zhì)電壓可根據(jù)克魯鮑夫提出的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： (62)式中 ： S陽極的截面積，cm2； L極間距離，cm； 2（A+B）陽極周長(zhǎng)，cm； 電解質(zhì)的比電阻，～。陽極母線采用鑄造鋁母線，兩端用軟母線與端頭母線連接，一邊陽極母線升降。在側(cè)部炭塊和底部炭塊之間有用炭糊扎成人造伸腿，以便形成側(cè)部電解質(zhì)爐幫。 陽極結(jié)構(gòu)(1) 鋁導(dǎo)桿陽極組數(shù)經(jīng)過計(jì)算為48組，陽極導(dǎo)桿是48根，取陽極導(dǎo)桿規(guī)格為145mm145mm2278mm，斷面尺寸為145mm145mm。h) (415)產(chǎn)出： 出鋁： (槽167。過小則不利于操作。(5) 陽極電流密度。167。167?，F(xiàn)代鋁電解槽的平均使用壽命可達(dá)4～5a，長(zhǎng)者可達(dá)7～8a。加料點(diǎn)位于鋁電解槽的中心部位自成一列。陽極鋼棒為組合式，它由鋼質(zhì)導(dǎo)電棒與上端的鋁導(dǎo)桿聯(lián)接而成，一般采用爆炸焊接。有的電解槽還在側(cè)部碳?jí)K下部用碳糊搗固成斜坡狀，構(gòu)成人造伸腿，用來保護(hù)側(cè)部碳?jí)K并收縮鋁液鏡面。167。 鋁電解預(yù)焙陽極炭塊在冰晶石氧化鋁熔鹽電解生產(chǎn)中，作為導(dǎo)電的陰陽極的各種材料，既能良好導(dǎo)電，又能耐高溫、抗腐蝕，同時(shí)價(jià)格低廉的目前只有炭素材料，因此鋁工業(yè)生產(chǎn)都采用炭素材料作陰陽極和各種炭糊。AlF3。按照氧化鋁的物理特性，可將其分成砂型、中間型和粉型三種。 鋁電解生產(chǎn)所需用的原材料大致分三類：原料—氧化鋁；熔劑—氟化鹽(包括冰晶石、氟化鋁、氟化鈉、氟化鎂、氟化鈣和氟化鋰等)；預(yù)焙陽極炭塊或炭糊。(2)槽電壓和電解穩(wěn)定性均較高,電解質(zhì)過熱度都較低，不超過10℃，槽膛內(nèi)形中爐幫和伸腿的固相結(jié)殼厚度穩(wěn)定合理，因此電流效率高，可達(dá)95%~96%，電耗可低到13000kW槽以下，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(jìn)步令人注目。1883 年，美國(guó)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。在化學(xué)工業(yè)上常用鋁及其合金制造各種反應(yīng)器、儲(chǔ)槽和管道等。(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(jìn)一步氧化，提高了鋁的抗氧化和抗腐蝕能力。同時(shí)，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)。 熱量支出計(jì)算 41167。 實(shí)際分解電壓 33167。. 外圍服務(wù) 17167。 鋁電解簡(jiǎn)史及發(fā)展現(xiàn)狀 4167。車間設(shè)計(jì)包括廠址選擇、電解槽設(shè)計(jì)、電壓平衡、能量平衡勞動(dòng)定員及成本核算等。 鋁電解槽與電解槽系列 13167。 陰極結(jié)構(gòu) 27167。 37167?，F(xiàn)安裝于中國(guó)鋁業(yè)蘭州分公司SY400電解槽[2]，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，同比350kA，300kA電解槽具備投資省，經(jīng)濟(jì)效益高的特點(diǎn)，能夠滿足建設(shè)技術(shù)起點(diǎn)高、裝備先進(jìn)、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(guó)鋁工業(yè)的國(guó)際化奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。固體和液體鋁的電阻率均隨溫度降低而減小，靠近0 K時(shí)，鋁的電阻率接近零。 kg鋼材，這樣就大大減輕了車體的質(zhì)量，這對(duì)節(jié)約燃料是非常有利的。1854年，法國(guó)德維爾(Deville) 用鈉代替鉀還原NaClAlCl3配合鹽，制取金屬鋁?，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(jì)算機(jī)技術(shù)在電解槽上的應(yīng)用，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)大大提高。影響我國(guó)大型槽槽壽命的問題除了我國(guó)普遍認(rèn)為的陰極炭素材料質(zhì)量方面的原因外，電解槽的設(shè)計(jì)、筑爐材料、筑爐質(zhì)量、焙燒啟動(dòng)、正常生產(chǎn)操作及生產(chǎn)管理等方面均存在一些問題。目前正在開發(fā)450~500kA電解槽,預(yù)計(jì)將開展RA500電解槽試驗(yàn)。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(rùn)陰極和惰性陽極等新型材料。P2O5等高價(jià)氧化物雜質(zhì)則會(huì)降低電流效率。167。但在多數(shù)工廠用碳酸鈉代替氟化鈉，這樣更加經(jīng)濟(jì)。電解產(chǎn)物在陰極上是鋁液，陽極上是CO2和CO氣體。陰極碳?jí)K組在槽殼內(nèi)排成兩行，碳?jí)K組與碳?jí)K組間用碳糊搗固或用碳糊漿液灌注。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。陽極碳?jí)K組由陽極碳?jí)K、鋼爪和鋁導(dǎo)桿三部分組成?，F(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(jìn)電方式。為了延長(zhǎng)鋁電解槽的使用壽命，要從多方面采取措旎。產(chǎn)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(nèi)。這些指標(biāo)互相影響，總的來說，在一定時(shí)期內(nèi)盡可能地保持其相對(duì)穩(wěn)定，下面對(duì)它們分別進(jìn)行選擇論證。本設(shè)計(jì)槽壽命為2000天，即2000/365=。 (3) 陽極炭塊的消耗 根據(jù)反應(yīng)方程式： Al2O3+3/2C→2Al+3/2CO2 計(jì)算理論碳耗量： (33)由于陽極副反應(yīng)，實(shí)際生產(chǎn)中生成的氣體是CO2和CO的混合物，其中CO2約占75%，CO占25%。h） (46) 氟化鋁消耗量為：25103=（槽本設(shè)計(jì)為400kA中心下料預(yù)焙電解槽。設(shè)殘極長(zhǎng)度為1400mm，寬為600mm，則殘極高度為： (56)167。 母線結(jié)構(gòu) 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(luò)母線。操作時(shí)系列停電25分鐘。(2) 平衡母線電壓降，實(shí)測(cè)取14mV。 焊點(diǎn)壓降陰極鋼棒鋁棒爆炸焊壓降取3mV，鋁棒與軟母線焊點(diǎn)之間的壓降取5mV。 熱量輸入計(jì)算(1) 電能收入，Q電=IV熱=400000=(71) =(2) 陽極反應(yīng)所得熱每個(gè)電解槽每小時(shí)產(chǎn)鋁量為： P==400000103=AA方向的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化不大，所以取與上相同的導(dǎo)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(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化不大，槽底導(dǎo)熱系數(shù)相同，即k2=根據(jù)公式：Q4=kSBDΔt=（75025） (713) = 槽殼總的熱損。(2) 計(jì)算基礎(chǔ)條件溫度基礎(chǔ)：取25℃作為計(jì)算基礎(chǔ)；時(shí)間：取1小時(shí)；體系：槽底槽殼槽罩；體系電壓：V槽底+V電解質(zhì)+V陽極+V鐵碳+V鋼爪+V實(shí)際分壓+V效應(yīng)==；開罩時(shí)間：8min/次；換陽極時(shí)間：6min/次；電流強(qiáng)度：400kA；陽極氣體成分：CO2 75% CO 25%；電流效率：94%；排煙量：14400m3/h；167。端部母線平均溫度為90℃，可計(jì)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：。 陽極軟母線電壓降軟母線規(guī)格600mm2mm，長(zhǎng)度為1550mm，t=60℃，則： (67) (68)167。 短路母線電解槽停電短路采用地上短路。本設(shè)計(jì)采用通長(zhǎng)陰極炭塊，設(shè)計(jì)規(guī)格為3410mm660mm450mm的陰極炭塊。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(jì)算方法吻合。 概述工業(yè)電解槽通常分為陰極結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)、母線結(jié)構(gòu)和電氣絕緣四大部分。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。根據(jù)國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)踐，取其值為1930kg/t。1. 電解槽壽命論證國(guó)外大型預(yù)焙槽壽命都在60個(gè)月即1800天以上，有的已達(dá)到100個(gè)月即3000天。第三章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)167。伊川縣地貌特殊，為了提高土地使用效率，該縣將產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)分為東西兩園。鈉是由兩種反應(yīng)產(chǎn)生的，一種是鈉離子在陰極上放電生成的，另一種是鋁和電解質(zhì)中氟化鈉起反應(yīng)置換出鈉。鋁母線的配置方式，視電解槽的排列方式和容量的不同而異。由陽極碳?jí)K組和陽極升降機(jī)構(gòu)組成。角度插入陽極糊內(nèi)。陰極碳?jí)K組由陰極碳?jí)K同埋設(shè)其中的導(dǎo)電鋼棒(陰極棒)組成。 鋁電解過程描述 現(xiàn)代鋁電解生產(chǎn)主要采取冰晶石氧化鋁熔鹽電解法，采用炭素陽極和炭素陰極。因氟化鋁用量也較大，它沒有熔化溫度，只有升華溫度，沸點(diǎn)為183℃，易揮發(fā)和飛揚(yáng)，故在向槽內(nèi)添加時(shí)應(yīng)注意操作方法。生產(chǎn)每噸鋁所需的Al2O3量，從理論上計(jì)算等于1889 kg。在電解過程中，那些電位比鋁正的元素的氧化物雜質(zhì)，如二氧化硅、三氧化二鐵都會(huì)優(yōu)先還原，還原出來的 Si 和 Fe等雜質(zhì)進(jìn)入鋁內(nèi)，從而使鋁的品位降低，且降低電流效率；而那些電位比鋁負(fù)的元素的氧化物雜質(zhì)，如氧化鈉、氧化鈣會(huì)分解冰晶石，使電解質(zhì)組成發(fā)生改變并增加氟鹽消耗量。在高電流密度、高槽電壓、高電解溫度條件下，通過槽電壓、分子比和過熱度的軟件程序控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電解槽的能量平衡、物料平衡和液固相平衡，即過熱度和爐幫伸腿構(gòu)成的固相電解質(zhì)槽膛內(nèi)型穩(wěn)定合理。該系列是在原300 kA電解槽技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)的第二代超大型電解槽，該槽日產(chǎn)量3t，電流效率94%，電耗13800 kW由于大容量電解槽一般系列規(guī)模較大(一個(gè)系列產(chǎn)能可達(dá)20萬噸以上)，巨大的用電負(fù)荷集中在一個(gè)生產(chǎn)系列上(一般達(dá)40萬kW以上)，電解系列生產(chǎn)的任何波動(dòng)都會(huì)造成電網(wǎng)或自備電廠較大的影響，甚至威脅供電安全。電解法早期采用小型預(yù)焙電解槽，1923年側(cè)插陽極棒自焙陽極電解槽發(fā)明后，電解槽的電解容量增大，生產(chǎn)指標(biāo)隨之好轉(zhuǎn)，促進(jìn)了鋁工業(yè)的發(fā)展，1952年上插陽極棒連續(xù)自焙陽極電解槽系列投產(chǎn)并取得良好的生產(chǎn)指標(biāo)。金屬鋁最初用化學(xué)法制取。(1)輕型結(jié)構(gòu)材料因鋁及其合金質(zhì)輕，機(jī)械性能好，易加工，所以已成為當(dāng)今制造各種交通運(yùn)輸工具的不可缺少的結(jié)構(gòu)材料。(4)電阻率小，純度為99%~%的鋁電阻率為(~)108Ω?m，在常用金屬中鋁的導(dǎo)電性僅次于銀和銅居第三位。我國(guó)自主研發(fā)的400kA級(jí)大型預(yù)焙陽極鋁電解槽技術(shù)，于08年由中國(guó)鋁業(yè)蘭州分公司、沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院研制開發(fā)獲得成功。 槽底電壓降 36167。 概述 26167。 鋁電解預(yù)焙陽極炭塊 11167。并且我國(guó)已經(jīng)有多家鋁電解企業(yè)已經(jīng)建成400kA級(jí)鋁電解生產(chǎn)線。 6167。 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的選擇論證 18167。 陽極電壓降 34167。 勞動(dòng)定員 53167。 第一章 鋁電解簡(jiǎn)介167。(11)鋁再生循環(huán)利用率高，是一種節(jié)能儲(chǔ)能綠色環(huán)保型金屬。目前以大型的倉(cāng)庫儲(chǔ)槽、容缸到小型的食品罐頭盒子及零用包裝鋁箔都有鋁的應(yīng)用。這就是歷來所稱的Hall Heroult(霍爾埃魯)法，簡(jiǎn)稱HH法。然而由于我們?cè)诟檱?guó)際電解鋁技術(shù)發(fā)展過程中實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展這一特點(diǎn)，大型槽技術(shù)尚未經(jīng)過生產(chǎn)過程的逐步完善的過程，在生產(chǎn)實(shí)用技術(shù)領(lǐng)域缺乏應(yīng)有的技術(shù)積累和支撐，因此仍存在國(guó)際水平仍有較大差距[5]。167。(3)分子比、氧化鋁和陽極效應(yīng)系數(shù)低，說明其設(shè)計(jì)操作和控制技術(shù)水平高。 鋁電解原料——氧化鋁氧化鋁是當(dāng)前冰晶石氧化鋁熔鹽電解法的唯一原料，是由礦石中提煉出來的有一定粒度要求的白色粉料