Электролизер для получения алюминия с боковым токоподводом на силу тока 80000А (стр. 1 из 8)
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Среднего профессионального образования
Каменск-Уральский Политехнический Колледж
Специальность: 150102
Металлургия цветных металлов
Группа Мт-42
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине «Металлургия алюминия»
Выполнил:
Проверил:
2009
Электролизер для получения алюминия с боковым токоподводом на силу тока 80000А
СОДЕРЖАНИЕ1 Пояснительная записка
Введение…………………………………………………..4
1.1 Госты на алюминий и сырье…………………………6
1.2 Обоснование состава электролита и технологичес-
ких параметров ……………………………………..10
1.3 Описание конструкции………………………………16
1.4 Обслуживание при нормальной работе, неполадки,
способы устранения ………………………………....19
1.5 Вопросы БЖД………………………………..……....26
2 Расчетная часть
2.1 Конструктивный расчет……………………………...33
2.2 Материальный расчет………………………………..35
2.3 Электрический расчет………………………………..37
2.4 Тепловой расчет………………………………………44
2.5 Расчет числа электролизеров в серии……………….45
3 Графическая часть проекта
Библиография……………………………………………47
Спецификация……………………………………………48
ВВЕДЕНИЕ
Алюминий (AI) – химический элемент 3 группы периодической системы Д.И. Менделеева. Порядковый номер его 13, атомная масса 26,97.
Алюминий – серебристо – белый металл, в чистом виде – с синеватым оттенком.
Важнейшие физические свойства алюминия представлены в таблице 1 Таблица 1 – Свойства алюминия
| Показатели | Значение |
| Температура плавления (градус Цельсия) Температура кипения (градус Цельсия) Плотность при 20 градусах Цельсия, г / куб.см. при 1000 градусах Цельсия, г / куб. см. Удельная теплоёмкость при 20 градусах Цельсия Дж / моль * К Теплота плавления, Дж / г Теплота испарения, Дж / г Коэффициент теплопроводности в температурном интервале 0 – 100 градусов Цельсия, Вт. см. * град. Удельное электрическое сопротивление при 20 градусах Цельсия, мкОм * м. Коэффициент линейного термического расширения Твердость по Бринеллю, кг / кв. мм. Электрохимический эквивалент, г / А * ч | 660,24 2497 2,6996 2,289 24,35 386 10900 2,35 – 2,40 0,0265 6 23 * 10 15 0,3354 |
Пластические свойства алюминия зависят от его частоты: чем меньше примесей включает металл, тем легче он подвергается ковке, штамповке, прокатке и резанию. Введение в алюминий меди, цинка, магния и других металлов в
сочетании с термической обработкой даёт получение высококачественных
сплавов, в которых отношение прочности к плотности выше, чем у легированных
 |
сталей. Отражательная способность алюминия на 15–20 % меньше, чем у серебра
,однако, зеркало из алюминия более стойко и не тускнеет.
Электропроводность алюминия составляет 65 % от электропроводности меди, а, следовательно, провода одинаковой проводимости из алюминия в 2,16 раза легче медных.
В электрохимическом аспекте – алюминий электроотрицательный элемент, его стандартный электронный потенциал равен – 1,67 В. На воздухе алюминий покрывается тонкой (порядка 10-5 см) и плотной плёнкой оксида алюминия, которая защищает поверхность алюминия от окисления. Чем чище алюминий, тем тоньше и прочнее плёнка оксида и выше коррозионная стойкость металла.
Алюминий обладает, значительным химическим сродством к кислороду теплота образования алюминия, составляет 1670 кДж / моль. Это свойство алюминия широко используется в процессах алюминотермического восстановления металлов.
Малая плотность, высокая электропроводность, низкая коррозионная стойкость, достаточно высокая механическая прочность, пластичность обеспечили высокое применение, как чистого металла, так и сплавов на его основе. К тому же алюминий, как известно, относится к числу наиболее распространенных элементов. Содержание его в земной коре достигает 7,45%, и по распространенности он занимает третье место после кислорода (49,3%) и кремния (26%).Чистый алюминий применяется в электротехнической промышленности для изготовления проводов и кабеля, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей. В силу большой коррозионной стойкости он широко применяется в химическом машиностроении, для изготовления бытовых приборов, в пищевой промышленности для хранения пищевых продуктов (упаковочные материалы).Алюминиевые сплавы – литейные и деформируемые – также находят широкое применение в различных областях техники, главным образом в авиа-строении, автомобильной промышленности, транспортном машиностроении, в промышленном и гражданском строительстве. В данном проекте рассматривается конструкцию электролизера с боковым токоподводом
1 ОПИСАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
1.1 Государственные стандарты на алюминий и сырьёДля получения алюминия путём электролиза применяется сырьё которое должно соответствовать определенным требованиям ГОСТа. ГОСТы на алюминий и сырьё приведены в следующих таблицах.
Жидкий алюминий – сырец, ГОСТ 11070 – 01. Обычно получают марки А7, А6, А5, А35, А0. Процентное содержание алюминия и примесей в техническом алюминии сведено в таблицу 2.
Таблица 2-Технический алюминий, ГОСТ 11070-01
| Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Zn | Ga | Ti | проч. | AI | |
| А85 | 0,06 | 0,08 | 0,01 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,03 | 0,008 | 0,02 | 99,85 |
| А8 | 0,10 | 0,12 | 0,01 | 0,02 | 0,02 | 0,04 | 0,03 | 0,01 | 0,02 | 99,80 |
| А7 | 0,15 | 0,16 | 0,01 | 0,03 | 0,02 | 0,04 | 0,03 | 0,01 | 0,02 | 99,70 |
| А7Е | 0,08 | 0,20 | 0,01 | - | 0,02 | 0,04 | 0,03 | 0,01 | 0,02 | 99,70 |
| А7Э | 0,10 | 0,20 | 0,01 | 0,03 | - | 0,03 | 0,04 | 0,01 | 0,03 | 99,70 |
| А6 | 0,18 | 0,25 | 0,01 | 0,03 | 0,03 | 0,05 | 0,03 | 0,02 | 0,03 | 99,60 |
| А5Е | 0,10 | 0,35 | 0,02 | - | 0,03 | 0,04 | 0,03 | 0,015 | 0,02 | 99,50 |
| А5 | 0,25 | 0,30 | 0,02 | 0,05 | 0,03 | 0,06 | 0,03 | 0,02 | 0,03 | 99,50 |
| А35 | 0,65 | Si+Fe | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,10 | - | 0,02 | 0,03 | 99,35 |
| А0 | 0,95 | Si+Fe | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,10 | - | 0,02 | 0,03 | 99,00 |
Исходным сырьем для получения алюминия является глинозем
Требования предъявляемые к глинозему приведены в таблице 3
Таблица 3-Глинозем металлургический ГОСТ 30558-98
| Марка | Массовая доля примеси, %, не более | Потеря массы при прокали-вании (300- 1000), % не более | Код ОКП | |||||
| SiO2 | Fe2O3 | TiO2+ V2O5+ MnO | Zno | P2O5 | Cсумма Na20+ K2O в Перес-чёте на Na2O | |||
| Г-000 | 0,02 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,001 | 0,3 | 0,6 | 1711230011 |
| Г-00 | 0,02 | 0,03 | 0,01 | 0,01 | 0,002 | 0,4 | 1,2 | 1711230012 |
| Г-0 | 0,03 | 0,05 | 0,02 | 0,02 | 0,002 | 0,5 | 1,2 | 1711230013 |
| Г-1 | 0,05 | 0,04 | 0,02 | 0,03 | 0,002 | 0,4 | 1,2 | 1711230014 |
| Г-2 | 0,08 | 0,05 | 0,02 | 0,03 | 0,002 | 0,5 | 1,2 | 1711230015 |
 |
В качестве электролита используют криолит искусственный техническийВ таблице 4 приведены данные на технический криолит
Таблица 4.Криолит искусственный технический ГОСТ 10561-80
| Наименование показателей | Норма для марки и сорта | |||
| КАэ | КА | КП | ||
| Высший сорт | Первый сорт | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Внешний вид | Мелкокристаллический порошок от слабо розового до серовато – белого цвета | |||
| Массовая доля фтора, % | 54 - 56 | Не менее 54 | Не менее 54 | Не менее 52 |
| Массовая доля алюминия, % | 16 - 18 | Не более 18 | Не более 19 | Не более 23 |
| Массовая доля натрия, % | 23 - 25 | Не менее 23 | Не менее 22 | Не менее 13 |
| Криолитовый модуль, не менее | Не норм | 1,7 | 1,5 | Не норм |
| Массовая доля двуокиси кремния (SiO2), не более | 0,5 | 0,5 | 0,9 | 1,5 |
| Массовая доля окиси железа (Fe2O3), %, не более | 0,06 | 0,06 | 0,08 | 0,1 |
| Массовая доля сульфатов в пересчёте на SO2 , %, не более | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 1,0 |
| Массовая доля воды, %, не более | 0,2 | 0,2 | 0,5 | 0,8 |
| Массовая доля пятиокиси фосфора (Р2О5), %, не более | 0,05 | 0,05 | 0,2 | 0,6 |
Все данные на фтористый алюминий сведены в таблице 5