铝电解生产工艺流程设计

1、铝电解生产工艺流程设计第一章概述1.1铝电解工业现状目前,电解铝工业仍以改善和提升霍尔埃鲁法电解槽技术水平为主,着力于节能减排,降低能耗、物耗和原铝本钱,在从源头上就减少气固废物料污染的同时,增强废物料废铝的无害化和资源化处理,实现资源再生和循环利用,进一步提升产品质量和扩大产品种类.现代化预焙电解槽的电流强度继续向超大型化开展.继法国AP18和AP30型电解槽技术后,AP50技术已问世.最近,俄罗斯铝业启动了电流强度为400KA的RA400槽型电解槽系列两条.该系列是在原300KA电解槽技术根底上开发的第二代超大型电解槽,该槽日产量3t,电流效率94%,电耗13800kWh/t3减少33%污

2、染物.目前正在开发450500KA电解槽,预计将开展RA500电解槽试验.600740KA超大容量电解槽也在开发研究中.国外大容量(300KA以上)电解槽阳极电流密度为0.8A/cm2以上,主要经济技术指标：电流效率93%95%,直流电耗1300013500kWh/t(AI);最先进的技术指标电流效率可达96%,电耗略低于13000kWh/t(AI)表12为彼斯涅AP30AP50电解槽开展过程中的主要设计参数和技术经济指标.法国彼斯涅AP系列电解技术被公认为代表当今国际领先水平.从AP电解系列技术中不难看出其具有如下几个特点：(1)阳极电流密度较高,可达0.8A/cm2以上,单位阴极面积产能大

3、.(2)槽电压和电解稳定性均较高,电解质过热度都较低,不超过10C,槽膛内形中炉帮和伸腿的固相结壳厚度稳定合理,因此电流效率高,可达95%96%,电耗可低到13000kWh/t(AI),槽寿命达2000天.(3)分子比、氧化铝和阳极效应系数低,说明其设计操作和限制技术水平高©.国外铝电解的数学模型、传感器、限制和新材料等功能化技术水平较高.采用的物理场数学模型精确有效,电解槽结构设计质量高,槽电解运行稳定性好,电流效率可达95%96%.应用了半连续传感器实时在线检测限制温度、过热度、分子比、熔体高度和氧化铝浓度.限制水平先进,限制效应系数向零目标开展.在高电流密度、高槽电压、高电解温

4、度条件下,通过槽电压、分子比和过热度的软件程序限制技术,实现电解槽的能量平衡、物料平衡和液固相平衡,即过热度和炉帮伸腿构成的固相电解质槽膛内型稳定合理.这样不仅电流效率高、炭耗低,而且电解槽寿命长.表12彼斯涅AP30AP50电解槽开展过程中的主要设计参数和技术经济指标表电流/kA300322330330330330335350400阳极数323232323232323236阳极尺寸/m1.6x1.6x1.7x1.7x1.7x1.7x1.7x1.7x1.7x0.8().80.80.80.80.80.80.80.8阳极钢爪数333333333阳极钢爪磔径/cm181818181818181919

5、阳被覆盆料厚度/cm161616101616161616阴极炭块数181818181818181820阴极炭块长度3.473.473.473.473.673.673.673.673.67阴极炭块类型HC3HGHC3HC3HC1OHC1OHC1OHC1OHC1C边部炭块类型HC3HC3HC3HC3HC3SiCSiCSiCSiC边部炭块厚度/cm151515151510101010加工面尺353525252530303030槽壳内同尺寸/m14.4x14.4x14.4x14.4x14.4x14.4x14.4x14.4x16.1,4.354.354.354.354.354.354.354.354.3

6、5极距/cm544444444A1F,过技/%10.910.910.913.513.513.513.513.513.5阳极压降/mV306325328328328328331330335阴极压降/mV290311319319277277281293301阳极间逢热损失/kW2392442472472472502752J4311阴极底部热损失/kW166167168168171171172173193电解温度/%973.3973.3973.3960.8960.3960.2960961.5962.5过热度/七6.86.86.87.26.66.56.37.89电解质中槽帮结壳厚度/,加7.617.7

7、57.716.857.819.029.346.695.11铝水中槽帮结壳厚度/.地2.792.932.882.<-2.984.755.072.420.83电流效率94.094.494.295.995.995.996.096.096.0内热/kW628633637647633633652712825能耗/(kW,h,值一)13.7513.3213.213.1413.011313.113.3713.4$开发应用抗熔体渗透的槽衬耐火材料、热电偶套管、优质炭素阴阳极、可湿润阴极和情性阳极等新型材料.优化电解质组成,降低电解质电压降和提升电流效率.对铝电解产生的废渣、废槽衬等废物料实行有价成分再生

8、回收并循环利用,或对其做无害化处理,减轻铝电解工业废物对环境污染.美国铝电解工业总排氟量到达0.7kg/t(AI)水平.为了大幅度提升电解法能量效率和减少二氧化碳排放量,国外开展力求降低阴阳极之间电压降的工业试验,采用炭阳极开沟槽、TiB2可湿润阴极、惰性阳极、导流式或双极多室式新型结构电解槽等新工艺新技术新材料新设备.对于可望替代现有霍尔埃鲁特电解法的一些炼铝新工艺方法,如炭热复原法、氯化铝双极多室电解法等长远课题还在继续进行研究.L2铝电解工业的开展趋势(1)世界铝工业的组织结构日趋规模化、集团化、际化目前世界上新建铝企业的规模都比拟大.西方新建或改造电解铝的起步规模平均在2550万吨之间

9、.如加拿大铝业公司投资19亿美元正在建设的阿尔玛(Alma)铝厂,年产能40万吨；2001年6月,由比利顿(Billiton)矿业公司控股的莫桑比克铝冶炼公司,投资10亿美元建设与一期相同的原铝水平25.3万吨；法国普基铝业公司方案在委内瑞拉建设一个年产能达46万吨的电解铝厂；几内亚拟在未来45年内投资25亿美元新建一个年产能达30万吨的电解铝厂及相关工程.年产50万吨电解铝的海湾巴林铝厂拟扩产到70万吨规模.扩大产能的目的是节约本钱,提升劳动生产率,增强竞争力.(2)铝电解槽日趋大型化或超大型化,其科技含量、智能化程度越来越高冰晶石氧化铝电解法创造no多年来,电解槽设计逐渐合理,容量大幅度增

10、加,其科技含量、智能化程度越来越高,开展大型或超大型高效率、智能化的铝电解槽已经成为当今电解铝企业技术进步的标志和趋势,世界铝电解工业的技术及装备水平已经有了很大提升,在生产规模、电解槽容量、计算机应用、机械化和自动化程度以及烟气治理等方面都有了较大的进步变化.(3)电解铝生产的技术经济指标向着高产、优质、低耗、长寿和低污染的方向加快进步西方国家先进电解铝技术的开展,表达在技术经济指标的先进性上：a、槽型大,电流强度到达300kA以上；b、电流效率高,一般到达94%95%,个别企业已经提升到96%；c、吨铝直流电耗低,一般为1320013400kWh,个别企业已经降低到13000kVh.(4)

11、世界铝工业向电力充裕廉价、铝土矿资源丰富的地区转移目前,世界原铝生产本钱中电费占据相当大的比重,因此,如何降低发电本钱和电价,降低原铝生产电耗,是工业生存和开展的重要研究课题.虽然日本是铝的消费大国,但铝产量却一直下降.日本现在主要靠在海外投资来获取金属铝,仍保持人均年耗铝28kg的高水平.日本铝工业的衰落,除资源贫乏之外,最主要的是能源短缺,铝用石油电价高达7.5美分/kWh,超过国际铝业平均用电价格2.0-2.1美分/kWh数倍.日本铝工业的兴衰发人深思,电价渐渐变成左右铝工业开展的制约因素.当今世界铝工业被迫向电力充裕廉价的地区转移,向铝土矿资源丰富区域和开展中国家转移.第二章铝电解工艺

12、2.1 铝电解生产工艺流程铝电解工艺流程：现代铝工业生产采用冰晶石一氧化铝融盐电解法.熔融冰晶石是溶剂,氧化铝作为溶质,以碳素体作为阳极,铝液作为阴极,通入强大的直流电后,在95(rc97(rc下,在电解槽内的两极上进行电化学反响,既电解.化学反响主要通过这个方程进行：2A12O3=4A1302o阳极：202-4-=021阴极:A133e=Al.阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体,其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘.为保护环境和人类健康需对阳极气体进行净化处理,除去有害气体和粉尘后排入大气O阴极产物是铝液,铝液通过真空抬包从槽内抽出,送往铸造车间,在保温炉内经净化澄清后,浇铸成铝锭或

13、直接加工成线坯.型材等.其生产工艺流程氧化如下列图：铝氟化盐碳阳极直流电排出阳极气体电解槽TH废气气体净化铝液回收氟化物净化澄清111返回电解槽浇注轧制或铸造铝锭线坯或型材方程:电解铝就是通过电解得到的铝.重要通过这个方程进行：2Al203=通电4A1+3O2.阳极：2O2-4e-=O2T阴极:A13+3e-=Al其生产工艺流程如图24所示.家化铝冰晶石及其他氟化盐阳极糊直流甲,能L排空铝液二争化回收黄氯忆铭净化澄清轧制或会逡线批或型材图2-1铝电解工艺流程图2.2 生产原料2.2.1 原料炼铝的原料是氧化铝.氧化铝是当前冰晶石-氧化铝熔盐电解法的唯一原料,是一种由矿石中提炼出来的有一定粒度要

14、求的白色粉状物,熔点2050C,沸点为3000C,真密度为353.6g-cm3假密度为lgcm3.流动性很好,不溶于水,能溶于冰晶石熔体中,是铝电解生产中的主原料.氧化铝有七种晶型,最常见的是aA12O3,又称刚玉型氧化铝.它主要是不断的补充电解质中的铝氧氟配合离子,使其保持一定的范围浓度,以保证电解的持续进行.为了取得良好的生产指标,对氧化铝的要求是非常严格的.铝电解对氧化铝的化学纯度和物理性能有较高要求.(1)化学纯度要求氧化铝中杂质含量和水分要低.工业氧化铝中通常含有A12O398.5%以及少量的S1O2、Fe2O3,TIO2、Na2O.CaO和H2O.表1为按化学纯度分级的国产氧化铝质

15、量标准.表1-1国产氧化铝质量标准(YB81475)化学成分/%产品级别代号AL03含杂质含不大于量不少于Si02Fe203Na20灼碱一级A1203T98.60.020.030.500.8二级A12O3-298.50.040.040.550.8三级Al2O3-398.40.060.040.600.8四级AI2O3Y98.30.080.050.600.8五级ALO3-598.20.100.050.601.0六级Al2O3-697.80.150.060.701.2(2)物理性能通常要求他具有较小的吸水性,粒度适宜,能够较多较快的溶解在熔融冰晶石里,加料时的飞扬损失要小,并且能够严密的覆盖在阳极炭

16、块上,预防器暴露于空气中而被氧化.另外,氧化铝覆盖在电解质结壳上,还起良好的保温作用.用于气体净化时,要求氧化铝具有较好的活性和足够的比外表积.工业用氧化铝通常是两种同素异构体的混合物,即aA12O3和pA12O3.生产每吨铝理论上需要氧化铝1889kg.实际上由于工业氧化铝中含AI2O398.5%左右,且在运输和加料过程中还存在尘散损失,所以生产每吨铝所消耗的工业氧化铝量约为1920-1940kgo2.2.2辅料冰晶石是铝电解中氧化铝的熔剂,而氟化铝、氟化钙、氟化镁、氟化锂等氟化盐那么用作调整和改善电解质性质的添加剂,是铝电解生产中的副原料.氟化铝是主要的添加剂,主要用于降低电解质的分子比,

17、从而降低电解温度.氧化铝可溶于油冰晶石和其他几种氟化物组成的熔剂里,构成冰晶石-氧化铝熔液.这种熔液在电解温度下能够很好的导电.其密度大约是2.1gcm3,比相同温度下铝液的密度2.3gcm3小,而能够保证与铝液分层.这种熔液里根本不含比更正铝电性的元素,从而能够保证铝的纯度及电流效率.第三章技术条件及经济技术指标选择3.1 技术条件正常生产的主要技术经济指标包括：电流效率、电解温度、电解质水平、阳极电流密度、铝水平、极距、电解质分子比、阳极效应系数等.这些指标互相影响,总的来说,在一定时期内尽可能地保持其相对稳定.3.1.1 电流强度原那么上说,大厂用大电流的电解槽,小厂用小电流的电解槽.产

18、量大的铝厂,如年产20万t以上,以大电流为好,280kA>300kA,皆可；而年产量在520万t的铝厂,那么以160-280kA为主；年产5万t一下可选择60160kA.本次设计选用300kA电解槽.3.1.2 1.2电流密度电流密度是指单位导电面积上的电流强度D=I/S.对于6075kA的侧插槽,其阳极面积电流一般为0.7-0.9Acm2;对于80-110kA的上插槽,D阳为0.6-0.7Acm2；而135-180kA的预焙槽的D阳通常在0.60.8Acm-2.本设计中D阳为0.815Acm2o3.1.3 解质水平与铝水平电解质水平是指电解槽中电解质的深度.铝水平指电解槽中铝液的深度.

19、保证电解质水平和铝水平在一定的范围,是稳定生产的前提.通常,电解质水平为1622cm,而铝水平为2030cm.本设计选择电解质水平22-24cm,铝水平2022cm.3-1-4极距极距是指阳极底面与铝液镜面间的距离.极距的变化会引起电解质压降的变化,造成槽电压的波动,影响生产.通常极距不小于4.0cm.本设计选择极距4.045cm.3-1.5电解质分子比电解质中NaF的摩尔数与A1F3的摩尔数之比称为电解质分子比,简称分子比.电解质分子比与电解温度相适应,一般选择高分子比的电解质,其电解温度也相应提升.目前多项选择用较低分子比的电解质组成,一般为222.6.本设计中分子比为2.2-2.5o3.

20、L6电解温度为电解能正常进行,电解温度一般至少高于电解质初晶温度2TC以上,根据槽型及电解质分子比的不同,电解温度一般在930.960C.本设计选择940-950<>3.1.7效应系数阳极效应是熔盐电解过程中发生在阳极上的特殊现象,某一系列电解槽平均每台电解槽每天发生阳极效应的次数称为效应系数,对阳极效应系数的要求为不大于0.3次/槽日即可.本设计中效应系数<0.3次/槽日.3-2技术经济指标铝电解的技术经济指标有电流效率、槽电压、原铝直流电耗、炭耗、氟化盐消耗等.3.2.1电流效率电流效率指某台电解槽的日产原铝量与理论日产原铝量之比o电流效率是铝电解生产过程中的一项非常重要

21、的技术经济指标.目前电解炼铝的电流效率一般在88%-95%本设计中的电流效率为94%O322槽电压槽电压是电解槽电压表上所指示的电压值,也称工作电压.一般,100“50kA的上插槽,其槽电压为4.345V,60130kA的侧插槽,其槽电压在424.4V,而180280kA的预焙槽的槽电压为4JW2V.本设计的平均工作电压为4.25VO323原铝直流电耗铝电解槽内析出每吨铝所消耗的直流电能称为原铝直流电耗,就是电能消耗率.本设计中的电能消耗率小于14000kWh/t-AL324炭耗炭耗生产每吨铝消耗的阳极糊或阳极炭块的质量.一般平均炭耗为430.600kg/t-AL本设计中的炭耗为500Kg/t

22、-AL325氟化盐消耗生产每吨铝所消耗的冰晶石、A1F3、LiF等氟化盐的总量,通常为2040kg/tAl.本设计的氟化盐消耗为：冰晶石5Kg/t-Al氟化铝24Kg/t-Al氟化钙lKg/t-Al本设计中的电解槽技术经济指标现列于下：序号指标名称单位数量1电流强度KA3002电解槽数台1803电流效率%954阳极电流密度20.75A/cm5电解温度940-9506极距cm4.0-4.57铝水平cm22-248电解质水平cm20-229阳极效应系数次/槽日<0310电能消耗率kWh/t-Al<1400011平均工作电压V4.2512僦化铝单耗Kg/t-Al192013阳极碳块单耗K

23、g/t-Al500表14冰晶石单耗Kg/t-Al53-15氟化铝Kg/t-Al2416氟化钙Kg/t-Al1117分子比2.22.5电18氧化铝浓度%1.5-2.5解19槽寿命天2000技术经济指标第四章冶金计算根底数据：产量：10万吨/年铝锭容量：300KA阳极电流密度：0.75A/cm2效应系数：0.3次/槽日电流效率：95%阳极碳块尺寸：1550nlmx660mmx5501nm单槽原铝产量：日产300x0.95x0.3355x24=2294.82Kg年产2294.82x365x0.001=837t4.1 铝电解槽电压的平衡计算V平=&V槽+V*+V效应；其中：AV横：电解槽的工作

24、电压；V母：槽外母线电压降；V效应：阳极效应分摊压降；其中,AV槽可£极+V朋+V阳+V阴=4.24b0.147x-0.0177xA1203%+0.027xMgF2%-0.00IxCaF2%0.0129xNaCl%-0.0195xLiF%+0.125xd|50-O.OO22xfC取分子比为：2.4;Al0为2%;23CaF2,为5%;t：955QC得E极=1.87V;用该式算出的极化电压偏高,大约高出实测量0.05.0.1V,因此取E极=L8V左右.(1)电解质压降：一般可由下式取得V1"K才S阳其中：I：为电流强度,(A)；S阳：为阳极水平截面积(cm2)；AL：为极距改

25、变值(cm)；X：为电解质导电率(欧4厘米1)；K：为校正值,一般取8.(2)阳极效应分担压降：阳极效应分担压降可按下式进行计算,即V效应二K(U效精)t1440其中：K：为阳极效应系数,(次/槽日)；在此为0次/槽日;U效应：为发生阳极效应时的槽电压,35(V)；U槽：为槽电压4.06422(V)；t：阳极效应持续的时间(min),在此为3mhi；V效应=(0.1x30.82x3)71440=0.017Vo(3)阳极压降：夹具压接压降：6mv；铝导杆压降：10mv;铝闱爆炸焊片压降：15mv;钢爪压降：50mv;钢炭接触压牌：70mv;阳极炭块压牌：200mv;Vm=0.35V(4)阴极压降

26、V阴=0.35V(5)母线压降：母线压降在槽上根本不变,其实际值取决于电解槽的母线配置及安装,母线配置一旦确定,母线本体压降即确定,各焊接点压降取决于第一次安装时焊接的质量,但立柱母线与阳极大母线同焊接点的压降每次大修后视接触面清理程序而有变化,电解槽通电后此值不会改变.V毋=0.18VV¥=1.80+1.50+0.02+035+0.35+0.18=4.20V现列电解槽平衡电压表如下：表4-1铝电解槽电压平衡表300KA预赔槽E反1.80V质1.50V效应0.02V阳0.35V阴0.35V母0.18合计4.204.2 物料平衡计算以1小时为计算根底,平均电流强度取300KA,电流效率

27、95%(1)电解槽铝产量：Q=CIn=0.3355x300x0.95=95.62kg/h(2)氧化铝的消耗量：取A12O3单耗为1920kg/tAl氧化铝实际消耗量=95.62xl.92=183.59kg/h；氧化铝理论消耗量=95.62xl.89=180.72kg4i；氧化铝的损失量=18359180.72=2.83kg/h(3)氟盐消耗量：取冰晶石单耗为5kgztAL氟化铝单耗24kg/tAL氟化钙：lkg/t,Al冰晶石消耗量=86.01x0.005=0.48kg4i氟化铝消耗量=86.01x0.027=2.58kg4i氟化钙消耗量=86.01x0.001=0.095kg/Ii(4)阳极

28、炭块消耗:铝电解的总反响式：A12O3+3/(l+N)C=2Al+3N/(l+N)CO24-3(l-N)/(l+N)CO其中,N：CO2的质量分数：当一次阳极气体的成份为100%CO2,那么CO是产生的A1与作CO2用的结果,一次反响电流利用率100%,由此一次反响为AI2O3+L5c=2A1+L5c02假设电流效率为n,其二次反响：2(1-n)AI+3(1-q)CO2=(l-n)A12O3+3(l-q)CON=5-3(1-4)=2/-1L1.53(1-)+3(1/)N=0.88理论炭耗量=(3x12.011x95.0175)/(1.88x54)=33.94kg/h取实际炭耗量为450kg/t

29、Al实际炭耗量=450x86.005575xl000=42.75kg/h炭损失量=42.75-33.94=8.8lkg4i炭耗指数=(36.55/30,53)x100%=126%(5)反响生成的气体:Cd生成量=(3x0.88x44x95.0175)/(1+0.88)x54=108.72kg4iCO的生成量=3x(1-0.88)x28x95.0175/(1+0.88)x54=9.43kg/h现列物料平衡表如下：表4-1物料平衡表支出工程kg/hkg/天kg/年%工程kg/hkg/天kg/年%化氧铝183.594406160824883.35原铝86.011816.5643597.4439.29

30、晶冰石0.4811.5242040.22晶冰石0.4811.5242040.22«化铝2.5861.92226001.17氟化铝2.5861.92226001.18氟化钙0.0952.288320.03化氟钙0.0952.288320.04碳块33.55772.0828180915.23碳损失8.81211.44771754.02co,生成108.722609.2895238749.66量co生成.9.43226.32826074.31氧铝失2.8367.92247911.29合计220.2955253.81917693100合计218.9195007.241208193100平衡差

31、额0.01246.5670950004.3 能量平衡以1小时为计算根底,取电解温度为950C,在计算中以电解温度作为能量平衡的温度基准,并以电解槽整体作为计算体系：由能量的平衡式：A电=A反+A材+A做4.3.1 电能收入A电二U平均I=4.25x300=1275kw4.3.2 能量支出：(D补偿电解反响所需的能当电解生产的电流效率为100%时,其补偿反响热效应的能量是5.63kwh/kgAL但电流效率不可能到达100%,因此,考虑到电流效率的电解反响是：A12O3+3/2nC=2Al+3(2n-l)/2qCO2+3(l-i)/nCOa.根据热力学第一定律,反响效应AH°：AH

32、76;r=|(2-)(AH0T)8-(AMXJkwh/kgAl2rj?754X3600搐血AH°rco.AH°ia12O8C02>CO和ALOs生成热(kg/mol);3600千焦换算成瓦时的换算系数；-0,6.22、-10001.30经整理得：AH°t=(201.33+下一)X34+kwh/k8Al因此,在单位时间内,铝的产量为0.3355Iikg时,那么补偿电解反响的热效应的能量A反：A反=0.3355Ii(AH°t)=03355In(4.34+;)=0.3355x300x0.95x(4.34+)=484.78kwlVhb.补偿加热原料所需的能

33、量：在电解反响中,生成2moiAl(54kg)就需要lmol的ALOs与jol的碳,于是：211AH«=(AH°t)a12os+t(Ac=17.41kJ/mol那么AH材=0.56+kwh/kgAL同理A材叩=0.3355Iq(0.56+)=0.3355X300x0.95x(0.56h0.13-=66.63kwh/h;c.母线损失的能量：A母=300X0.18=54kwd.电解槽的热损失(按差额计)：AS5=1008-43.2-484.78-66.63=41339kw表4-3能量平衡表能量收入工程Kwh/h占比%能量收入工程Kwh/h占比%A电1008100A材66.636

34、.61A反484.7848.09A母43.24.29A413.3941.01总计1008100总计1008100电解槽的电能消耗率：W=1008彳75.6%13.32kwIVkgAl理论上生产1kg铝电解槽消耗电能为W=AHt°+aH材=5.63+0.7=6.33kw电解槽的电能利用率：n电能=(6.33/13.32)X100%=475%4.4 电解槽选型及台数的计算以产量的衡算目前,国外大型预焙槽寿命都在2500天以上,而国内的平均水平约为1800天以上.本设计槽寿命为2000天,即2000/365=5.48年.电解槽单槽日产量和年产量：选用300KA中间点式下料预焙阳极铝电解槽,

35、设计电流强度为240KA,电流效率为95%,那么Q日=0.3356Iitxl0-3=0.3356x300000x0.95x10-3x24=1817.07(kg/槽日)、年=L817x365=66321槽年)电解槽数量：设定规模：;00000心；铸造成品实收率：99.2%；设计槽寿命：2000天,停槽周期:60天；那么开动率=2000/(2000+60)x100%=97.08%生产槽数：Np=100000/(663.21x99.2%x97.08%)=156.57台；取157台大修槽数M=生产槽数/槽寿命=157/5.48%28.65台取29台备用槽数N=Kx大修槽数x大修时间=L5x29x60/

36、365M.15取7台上式中K为备用槽系数,一般为12,本设计取为1.5；取大修时间为60天.总槽数=生产槽数+备用槽数=157+7=164台产量衡算：系列原始产量：(1) 157台生产时：66X21x157=104123.97t(2) 164台生产时：663.21x164=108766.44t取铸造成品实收率为99.2%,故157台槽生产时相应的铸造产品产量为：104123.97x99.2%=103290.98t第五章设备选择5.1主要设备的设计铝电解的主要设备是电解槽,现代铝工业有四类电解槽:侧插棒式自焙阳极电解槽；上插棒式自焙阳极电解槽；不连续式预焙阳极电解槽；连续式预焙阳极电解槽.本设计

37、中选用中部下料方式不连续式预焙阳极电解槽.5.1.1电解槽设计参数的选择铝电解槽的设计参数主要有电流、面积电流、阳极尺寸、槽膛深度、阳极到槽帮的距离、.阳极棒尺寸、阴极棒及阴极炭块尺寸等.电流和面积电流如前经济技术参数所述,不再赘述.5.1.1.1阳极尺寸阳极尺寸是铝电解槽一个重要的结构参数,对电解生产有很重要的影响.一般,电解槽容量越大,阳极尺寸也相应增大.预焙槽阳极由阳极块构成,各阳极块之间有45mm的间隙,行与行之间距离为280300mm,以使阳极片体逸出.阳极炭块尺寸,视阳极排列与组数不同,长度各异,而贪度一般为500750mm.炭块高度一般在550mm,过低那么残极率增大,过高那么阳

38、极上的平均电压墙高.本设计中的阳极尺寸选用1550mmx660mmx550mm.槽膛深度主要取决于电解质水平、铝水平及操作工艺制度,一般取400-600mmo槽膛过深,那么电解槽造价增加,且生产中热损失大.因此,槽膛深度通常取400.500mm.但大型预焙槽由于阳极外表要覆盖一层氧化铝作为保温料,故炉膛深度一般取550-600mmo本设计中槽膛深度取550mm.5.LL3阳极到槽帮的距离阳极到槽帮的距离过大,那么热损失大；过小,那么不便操作.对预焙槽来说,缩小阳极到槽帮的距离可到达减少水平电流从而削弱槽中铝液凸起的目的.阳极到大面,一般预焙阳极电解槽的这个距离稍大些,大多取450mm；阳极到小

39、面,一般预焙阳极电解槽为400.本设计中采用中间下料的大型预焙槽,两排阳极间的中缝宽度为200-250mm,而边部只进行辅助加工,因此,阳极到槽帮的距离大大减小,一般为300.350mm,个别到达225mm.本设计中取阳极到大面距离为300mm,阳极到小面距离为225mm.5.1.1.4 阳极升降速度及下料点数本设计中采用电解槽的升降速度为lOOmni/min,下料点数为4个.5.1.1.5 铝母线面积电流铝电解槽上母线用量很大.一般,中型电解槽约需铝母线69t,而大型电解槽铝母线用量高达2535t.母线用量大即断面增大时,母线上的电耗小,但相应的增加投资费用,同时折旧、检修费用增高,经营费用

40、也增高；反之,减少母线用量,那么母线上的电耗增加,电费增大.因此,选择一个适宜的母线面积电流使总费用最低.本设计中电解槽母线用量为35t.512铝电解槽结构图本设计中电解槽的槽膛尺寸为11700mmx3840nlmx550mni.5.2辅助设备选择5.2.1多功能机组铝电解多功能机组具有以下7种功能,即：1打壳；2往电解槽内加氧化铝；3更换阳极；4从电解槽内用真空抬包抽吸铝液;5吊运母线提升架转接阳极母线；6吊运电解槽槽壳；7吊运其它重物.5.2.1.1多功能机组的主要技术参数1大车跨度：m22.59411x2台1225运行速度：m/min电动机功率：kw2液压系统工作压力Mpa油流量1/mi

41、n(3)主小车运行速度m/min33运行机构电动机功率kw3.7司机空回转速度r/min2-3对阳极拔力t11阳极拔出速度in/min4.45扭转夹具力矩Nm250料箱装氧化铝量m34.0打击头冲击次数,Hz21冲击力J85-100(相当于压缩空气压力为0.5Mpa时)(4)副小车起重量t12运行速度m/min33/5.5运行电动机功率kw3.7提升速度m/min4.6-4.9提升电动机功率kw15固定式起重机：额定起重量t12x2台最大提升高度m12提升速度in/min5提生电动机功率kw13x2台5.2.1.2设备数量的计算：(1)换阳极作业：阳极的消耗速度hc=8.054(l阳ir、Vcxl0-3/dc=8.054x0.72x0.95x425/1000/08=2.93cm/日如阳极高度为54cm,残极高度为17cm,那么每块阳极使用周期为(54-17)/2.93=13天；换阳极时,每台槽16组阳极,每换一组阳极需15分钟,换阳极周期26天/组,那么每天每班