【正文】 ，流動性很好，不溶于水，能溶解在熔融的冰晶石中，熔點2050℃，~ g/cm3， g/cm3。~35176。冰晶石是熔劑的主要成分，它的作用第一是能較好的溶解氧化鋁，并且所構成的熔體可在純冰晶石熔點以下進行電解；第二在電解溫度下，冰晶石熔液的密度比鋁液密度要小10%，故電解出來的鋁液能沉積在槽底上面；第三冰晶石具有良好的導電性。其用途是做預焙電解槽的陽極。通常采用長方形槽殼，槽殼型式有框架式、臂撐式和搖籃式三種。 陽極裝置視槽型而異，有三種形式。組合陽極棒用夾具直接連接到陽極母線上?，F代化鋁電解槽的下料已采用自動控制方式，保持電解質中氧化鋁濃度波動在一個很小的范圍(2％～3％)內。鋁電解槽破損主要發(fā)生在碳陰極本體中。洛陽伊川工業(yè)園區(qū)是以伊川電力為依托，集煤—電—鋁—鋁深加工一體化的大型工業(yè)園區(qū)，廠址選于此處，將會有伊川電力為其提供充足的電能，保證電解鋁正常的生產。因為電解鋁生產工藝的特殊性，生產過程中將排放少量HF煙氣這是電解鋁廠最主要的污染源。本設計的電解質水平選為22cm~24cm，鋁業(yè)水平為20cm~22cm。(4) 槽結構計算電流強度I=400kA ，陽極炭塊尺寸設計為1550mm660mm540mm。 物料平衡的計算1. 鋁產量以一小時為計算基礎，平均電流強度為400kA，取平均電流密度為94%，計算單槽日產量： P== (41) =（槽h) CO： (槽鋁鋼爆炸焊片，其中鋁板規(guī)格為1651652mm3，鋼板規(guī)格為16516540mm3，鋁鋼接觸面積不超過98%，耐熱不小于350℃。陰極炭塊為2層耐火磚，每層厚65mm，耐火磚之間用耐火泥粘結并錯縫壘砌，耐火磚下是一層65mm的干式防滲料，干式防滲料能防止電解質滲透并與滲透的電解質作用生成一層堅硬的防滲層，有利于提高電解槽壽命及降低氟化鹽單耗。，則母線截面積為： (57)取母線規(guī)格為580mm260mm，取一根，校驗母線電流密度為： (58)圖51 母線配置簡圖(2) 陽極軟母線，軟母線規(guī)格為600mm2mm，軟母線的片數為： (59)校驗電流密度： (510)軟母線長度一般為1550mm，設計?。?。 陽極電壓降 167。這包括鋁液陰極炭塊、炭塊本身、炭塊陰極鋼棒以及鋼棒本身的電壓降。表61 槽電壓平衡表部位電壓組成電壓降，mV發(fā)熱電壓，mV陽極部分陰極軟母線立柱母線鋁導桿卡具11鋼炭接點110110鋼爪2424陽極鋁鋼焊點10陰極部分陰極軟母線槽底壓降槽周陰極母線陰極各接點8電解質17241724 續(xù)表61部位電壓組成電壓降/mV發(fā)熱電壓/mV分解電壓15501550工作電壓總計陽極效應連接母線60平均電壓總計發(fā)熱電壓總計第七章 能量平衡電解槽的能量平衡是指電解槽單位時間內由外部供給的能量與電解槽本身在同種環(huán)境進行物質交換與能量交換過程中所消耗的能量之間的平衡。干式防滲料：65mm?！鍽氣=Cp電壓由4V升至40V，可計算出： (619)167。(4) 預焙炭塊壓降 按公式計算?！１驹O計的電解槽為400kA預焙槽，采用大面四點進電母線配置。 內襯及保溫絕熱結構(1) 槽側部內襯選擇槽側部用一層炭塊，以使電解槽側部散熱型，易于形成側部槽幫。盡管人們把零電壓設在系列中點，但系列兩邊對地電壓仍高達500V左右，一旦短路，易出現人身和設備事故，而且，電解用直流電，槽上電氣設備用交流電，若直流竄入交流系統，會引起設備事故，需進行交、直流隔離，因此電解槽的許多部位需要進行絕緣。h) (414)單槽每小時耗碳量為：(槽鋁電解的主要能源為電源，國內先進預焙槽的噸鋁直流電耗達13200kWh。(3) 陽極到槽幫的距離陽極到槽幫襯的距離對槽子影響很大。(3) 電解溫度~，電解溫度940℃~950℃(4) 極距所謂極距，是指陰、陽兩極之間的距離。伊川縣緊鄰洛陽市，有河南科技大學、中國人民解放軍外國語學院、中國民航飛行學院洛陽分院、洛陽師范學院、洛陽理工學院等多所高校為其提供人才保障。所以選擇必須詳細勘察、調查研究、綜合分析、多方案比較論證。167。鋁導桿用夾具緊固于陽極母線梁上。由陽極框套、陽極糊和組合陽極棒及陽極升降機構組成。側部碳塊與槽殼之間用一層耐火磚或顆粒狀耐火材料填充。167。(6)氟化鋰氟化鋰或者碳酸鋰，對降低電解溫度和提高電解質導電率有顯著效果，是提高電流效率和降低電耗的一種良好的添加劑，應當推廣應用。2℃。另外，氧化鋁要有良好的流動性。對于可望替代現有霍爾埃魯特電解法的一些煉鋁新工藝方法，如炭熱還原法、氯化鋁雙極多室電解法等長遠課題還在繼續(xù)進行研究。法國彼斯涅AP系列電解技術被公認為代表當今國際領先水平。焙燒啟動過程中電流分布不均的問題更突出且焙燒啟動過程中的能耗大；投入運行后電解槽的物理場(電場、磁場、流場)容易波動，熱平衡的維持較困難；槽電阻極易受外界的干擾而波動，陽極效應發(fā)生后熄滅困難，且由于電解槽的慣性大，一旦出現槽況波動或槽況異?，F象，很難快速恢復正常。167。但那時的試驗是用蓄電池作為電源，不能獲得較大的電流，而且價格很貴，因此電解法不能做工業(yè)性的試驗。(3)電氣工業(yè)材料因鋁質輕，導電又好，所以鋁在電力輸配、器件制造等方面已成為制造電線、電纜、電容器、整流器、母線以及無線電器材的主要材料。(8)鋁易于加工，可用一般的方法把鋁切割、焊接或黏接，鋁易于壓延和拉絲。400kA級鋁電解車間設計，是適應了我國鋁電解行業(yè)的發(fā)展現狀及十二五規(guī)劃總體要求：淘汰100千安及以下電解鋁預焙槽，確立綠色發(fā)展的理念，提升工業(yè)節(jié)能發(fā)展水平，推廣新型陰極結構鋁電解槽、新型導流結構鋁電解槽、高陽極電流密度超大型鋁電解槽，到2015年，新型結構鋁電解槽普及率將達到80%以上[4]。 40167。. 陰極母線 31167。. 電力供應 16167。 鋁的性質 3167。經過多方論證廠址選擇伊川縣工業(yè)園區(qū)。 陽極裝置 13167。 內襯及保溫絕熱結構 28167。 陽極效應分攤電壓降 37167。與之前的300kA和350kA級的電解槽相比，400kA級大型預焙陽極鋁電解槽技術具有以下創(chuàng)新點：優(yōu)化設計了合理的母線配置，提高了大型槽磁流體穩(wěn)定性；采用5段上煙道結構設計，有利于提高集氣效率和改善環(huán)境；采用電解廠房通風和電解槽整體熱平衡相結合、搖籃架與槽殼整體焊接、槽殼外部焊接散熱片、電解槽小面采用搖籃架與槽殼焊接、電解槽槽殼和內襯整體位于操作面下等技術，保證了大型電解槽的熱穩(wěn)定性，改善了勞動環(huán)境；采用陰極炭塊與陽極炭塊投影相對應的技術，有利于陽極和陰極的電流分布均勻；采用了電解槽全面控制和標準化操作體系，有效控制電解槽熱平衡與物料平衡，開發(fā)了適應大型槽穩(wěn)定、安全的焙燒啟動技術，形成了400kA電解槽生產操作管理技術；采用四種不同品質陰極炭塊進行工業(yè)試驗，均達到了400kA電解槽試驗目標。℃)。此外，國防工業(yè)、宇宙航空航天工業(yè)的用鋁量也在日益增長。1865年, 俄國別開托夫(Векетов)提議用鎂還原冰晶石來生產鋁。我國第一個500kA系列的288臺電解槽于2011年在甘肅連城建成、投產。隨著電解槽容量的不斷擴大，槽壽命問題就更加突出。國外大容量(300 kA以上)，主要經濟技術指標：電流效率93%~95%，直流電耗13000~13500 kW對鋁電解產生的廢渣、廢槽襯等廢物料實行有價成分再生回收并循環(huán)利用，或對其做無害化處理，減輕鋁電解工業(yè)廢物對環(huán)境污染。(2)物理性能工業(yè)氧化鋁的物理性能，對于保證電解過程正常進行和提高氣體凈化效率，關系很大。(1)冰晶石冰晶石分天然和人造兩種。新槽啟動時多添加氟化鈣，它的作用主要是對爐幫的形成有好處，可使爐幫比較堅固，同時也可降低電解質的初晶溫度，從而降低電解溫度。陽極氣體中含有70%~80% CO2和20%~30%CO，還含有少量氟化物和SO2等氣固混合物，經過凈化之后，廢氣排放入大氣，收回的固體氟化物返回電解槽[5]。有些電解槽為提高爐底導電性和減去縱向中縫，特意采用通長陰極碳塊，其中放置一根通長陰極棒。陽極棒用銅質導電片來與陽極大母線聯接。鋁導桿與鋼爪通常采用爆炸焊聯接，鋼爪置入碳塊上的洼穴(碳碗)中，鋼爪和碳碗間澆注磷生鐵。氣體回收裝置 側插棒自焙陽極鋁電解槽帶有鋼質卷簾或吊門，將電解槽加以密閉，由排煙管將煙氣導出。建造時要采用高質量的砌筑材料和進行精確的施工。167。目前電解煉鋁的電流效率一般在88%~95%。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。 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。h） (48) 氟化鈣消耗量為：4103=（槽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。 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)生斷裂現象，這是搖籃式槽殼最大的優(yōu)點。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。電解槽的平均電壓： (61)167。得到陽極立柱母線電壓降(包括軟母線電壓降)：167。 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（次/槽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℃。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℃。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。 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。2=8380mm。如表列出了槽周陰記母線電流的分配。保溫磚與耐火磚的周邊充填有耐火顆粒。炭塊頂部有四個裝配爪頭的碳孔，其直徑為200mm，深為100mm。h1）/%項目/（kgh） (43) Al2O3實際單耗為：1930103=（槽陽極炭塊間距取40mm，陽極行間距為200mm。陽極效應發(fā)生后的持續(xù)時間約定為5min左右比較合適。 ，土地資源充足，而且位于郊外，避免對中心城市的影響。一般來說，如果廠址有方便的、低成本的外部運輸系統，如鐵路運輸系統，則可以大大地降低運輸費用。這些破損現象彼此相互聯系，可能會同時出現。 母線裝置由陽極母線、陰極母線和立柱母線組成。與此同時靠輔助升降機構以精確的相等速度提升陽極框套的位置，其結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。陽極框架由鋼板和型鋼焊接而成。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。因預焙陽極的消耗使得其中的雜質被還原后以硅、鐵、鈦、釩等元素雜質進入到鋁液中，故對預焙陽極的理化指標要求嚴格，在化學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。(2)氟化鋁氟化鋁(AlF3)是一種白色的細微粉末，屬菱形六面體結構，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。其中αAl2O3含量達到80%。為了取得良好的生產指標，對氧化鋁的要求是非常嚴格的，主要體現在化學純度和物理性能上。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。繼法國AP18和AP30型電解槽技術后，AP50技術[6]已問世?！鄶翟诖筘摵伞⑿‰娋W環(huán)境下運行，安全隱患多。瑞士冶煉公司也在同時采用該法煉鋁。 167。鋁工業(yè)現在是世界上最大的電化學冶金工業(yè)，鋁的產量在金屬中僅次于鋼鐵，居有色金屬之首。(2)沸點高，液態(tài)鋁的蒸氣壓不高，沸點為2467℃。 安全生產 55結 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。 陽極立柱母線電壓降 35167。 物料平衡的計算 23167。 鋁電解原料——氧化鋁 9167。 4