1某預(yù)焙鋁電解槽的生產(chǎn)參數(shù)及物料平衡計(jì)算過程案某預(yù)焙鋁電解槽的生產(chǎn)參數(shù)及物料平衡計(jì)算過程案例 11緒論 12正常生產(chǎn)的技術(shù)參數(shù) 12.1主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的選擇論證 1 22.3鋁電解生產(chǎn)中主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的確定 63物料平衡 7 73.2物料平衡表 9我國的鋁電解技術(shù)蓬勃發(fā)展，從一無所有，到現(xiàn)在頭部工廠已經(jīng)在諸多老牌工業(yè)革命國家的鋁產(chǎn)業(yè)中遙遙領(lǐng)先，但我國大多數(shù)中等規(guī)模鋁廠由于投入不足，照比其他國家同規(guī)模鋁廠發(fā)展緩慢。因此本設(shè)計(jì)期望設(shè)計(jì)出符合鋁工業(yè)技術(shù)指標(biāo)的電解槽。通過對(duì)30萬噸500kA預(yù)配鋁電解槽的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的選擇論證，設(shè)計(jì)出陽極尺寸為1600mm×680mm×550mm,陰極尺寸為3370mm×660mm×450mm的預(yù)培鋁電解槽。在電流效率為93.4%,陽極電流密度為0.709A/cm2,單槽日產(chǎn)量為3785.568(kg/槽●d),電解槽總數(shù)量91臺(tái)條件下對(duì)本設(shè)計(jì)的噸鋁成本進(jìn)行核算。2正常生產(chǎn)的技術(shù)參數(shù)2.1主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的選擇論證正常生產(chǎn)比較重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有：電流效率、電解溫度、極距、電解質(zhì)成分、陽極電流密度、鋁液水平、電解質(zhì)水平、陽極效應(yīng)系數(shù)等。2均在九成以上，本設(shè)計(jì)最終敲定電流效率的數(shù)值是93.5%。氧化鋁濃度為1.5%~2%。物質(zhì)組分比一定時(shí)，電解溫度為940~950℃。電流密度也是正常生產(chǎn)重要的技術(shù)參數(shù)。本設(shè)計(jì)中陽極電流密度選0.709A/本設(shè)計(jì)的電解質(zhì)水平選為24cm,鋁液水平為20cm。時(shí)間確定為5min。2.2綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算本設(shè)計(jì)槽壽命為1800天，即1800/365=4.9年。3設(shè)計(jì)電流強(qiáng)度為500kA,電流效率為93.5%,則(I是電流強(qiáng)度，η是電流效率，t是電解時(shí)間。)2.2.3電解槽數(shù)量根據(jù)下列公式，計(jì)算電解槽數(shù)量。(K一般為1~2,取為1.5,大修時(shí)間tr=6Ne=K×n×tnNp=300000×103/(3785.568×365)=86.84750≈87臺(tái)Nr==17.647≈Ne=1.5x18x60/365=4.438≈4臺(tái)N總=87+4=91臺(tái)2.2.4槽結(jié)構(gòu)計(jì)算本設(shè)計(jì)陽極尺寸=1600mm×680mm×550mm,共四個(gè)鋼爪，S鋼爪=0.236m4當(dāng)今，全球各地區(qū)槽膛的深淺一般在400～500mm才是主流。故本設(shè)計(jì)所選取的槽腔深度為500mm。部分鋁廠的槽膛深度見表2.2。[11]廠名或類型槽型青海鋁廠預(yù)配槽包頭鋁廠預(yù)配槽包頭鋁廠三期預(yù)配槽預(yù)配槽預(yù)配槽青銅峽鋁廠上插槽(3)陽極到槽幫距離陽極到槽幫的位置遠(yuǎn)近會(huì)導(dǎo)致電解槽工作能力的強(qiáng)弱。本設(shè)計(jì)陽極到縱側(cè)槽幫(大面)300cm,陽極到橫側(cè)槽幫(小面)400cm,中縫為200mm。5廠家或類型槽型系列電流至大面距離至小面距離青海預(yù)配槽包頭預(yù)配槽本設(shè)計(jì)中I=500kA,η=0.70A/cm2。L陽極炭塊=1600mm×680mm×550mm。①陽極的斷面數(shù)值n=714285.7142857/160×68=6本設(shè)計(jì)選擇66塊陽極，車間兩橫行擺放，一行炭塊組數(shù)為33。L槽膛側(cè)壁=300mm,L槽膛端壁=400mm,L保溫也要避免電解質(zhì)和鋁液泄漏。傳統(tǒng)的電解槽陰極內(nèi)襯為耐火磚+保溫磚+氧防滲機(jī)理是電解過程中生成的Na和NaF滲透至防滲料時(shí)與防滲料生成霞石類物質(zhì)，可以有效保護(hù)下層材料免受電解質(zhì)侵蝕本設(shè)計(jì)中，生產(chǎn)需要的水是4642m3/d,生活中需要的水是173m3/d,循環(huán)所使用的水是40695m3/d。生產(chǎn)中排掉的水是2068m3/d,生活中排掉的水是173m3/d,重復(fù)水利用率高達(dá)90%。6是120kWh。2.3鋁電解生產(chǎn)中主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的確定各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表2.4所示參數(shù)備注電流強(qiáng)度電解槽數(shù)91臺(tái)另有4臺(tái)備用電流效率陽極電流密度電解溫度極距鋁水平電解質(zhì)水平陽極效益系數(shù)電能消耗率非交流電耗氧化鋁單耗陽極碳?jí)K單耗消耗量氟化鋁單耗氟化鎂單耗分子比單槽日產(chǎn)量非實(shí)際生產(chǎn)數(shù)值73物料平衡I=500kA,η=93.5%。計(jì)算一小時(shí)電解槽產(chǎn)量：p=0.3356×500000×93.5%×1×103.1.2氧化鋁消耗量(按年每噸鋁計(jì)算)計(jì)算氧化鋁理論上消耗量Al203→2Al+3/2021CAl?O?=102×1000/(27×實(shí)際消耗量比理論大1.5~6.0%。Al?O?實(shí)際消耗量?。?950kg/t;3.1.3氟化鹽的需求量需要噸鋁冰晶石15kg/t;需要氟化鋁25kg/t;需要氟化鎂4kg/t;需要氟化鈣3kg/t,需要氟化鋰3kg/t則：8需要氟化鎂(kg/槽·h):4×157.73×3.1.4陽極碳?jí)K的需求量實(shí)際工藝流程中陽極釋放的是氣態(tài)二氧化碳和一氧化碳，其中二氧化碳約占Al203+12/7C→2Al+9/7C021+3/7C陽極碳?jí)K的實(shí)際需求量比上述數(shù)值高兩成左右，本設(shè)計(jì)碳消耗450kg/t。C實(shí)=450×157.73×10-3=70.97kg/槽●h,