Отчёт по практике на тему Электролизер с обожженными анодами на токовую нагрузку 300 кА

Содержание:

Введение 3

1. Устройство и основные достоинства и недостатки 4

электролизеров с обожженными анодами (ОА) 4

2. Устройство катодного устройства и назначение его частей 11

3. Футеровка электролизеров – устройство, назначение 12

4. Устройство и особенности обожжённых анодов 13

5. Система сбора газов на электролизерах с обожженными анодами 16

6. Ошиновка электролизера 17

7. Конструктивный и технологический расчет 17

7.1. Конструктивный расчет 17

7.2. Технологический расчет 23

Заключение 25

Библиографический список 26

Введение:

Специфические свойства алюминия: лёгкость, ковкость, хорошая теплопроводность, электропроводность, высокая коррозийная стойкость, прочность в соединении с другими металлами, обеспечили ему широкое применение в промышленности. Кроме того, алюминий наиболее распро-странённый элемент в земной коре (он занимает третье место после кисло-рода и кремния). Алюминиевые сплавы находят широкое применение в авиастроении, автомобильной промышленности, транспортном машино-строении, в промышленном и гражданском строительстве и др. По мас-штабам производства и потребления алюминий в мировой экономике за-нимает первое место среди цветных металлов и второе место после железа. Впервые металлический алюминий получил датский учёный физик Г. Эр-стед в 1825 г., восстановив хлористый алюминий амальгамой калия. В 1865 году русский учёный Н.Н. Бекетов предложил получать алюминий вытеснением его из фтористых соединений магнием.

В настоящее время единственным промышленным способом получе-ния чистого алюминия является электролизный процесс. Исходным сырь-ем служит глинозем (Аl2О3), а основой электролита служит система крио-лит-глинозем. В электролизной ванне при приложении между анодом и катодом напряжения 4,0-4,3 В в электролите происходит разложение гли-нозема на ионы алюминия и кислорода. Анионы алюминия осаждаются на катоде, образуя слой жидкого алюминия на дне электролизера; электро-лиз протекает при температуре 950-970° С. Электролизеры подразделяют по следующим признакам: по конструкции анода с самообжигающимися и обожженными анодами; по способу подвода тока к аноду с боковым и верхним подводом; по мощности (силе тока) малой мощности (40-50 кА), средней (50-90 кА) и большой (100-250 кА).

Цель расчёта: рассчитать электролизер с обожженными анодами на токовую нагрузку 300 кА.

Заключение:

Промышленное производство алюминия, как в России, так и в мире осуществляется в электролизерах различных конструкций и мощностей. В настоящее время используются следующие технологии электролиза:

— Технология производства алюминия в электролизерах с предвари-тельно обожженными анодами (технология электролиза OA);

— Технология производства алюминия с обжигающимися анодами.

Современные электролизеры, независимо от их мощности, можно разделить на три типа по конструкции расположения анодов: с непрерыв-ным самовоспламеняющимся анодом и боковым токоподводом, с непре-рывным самовоспламеняющимся анодом и верхним токоподводом и с отожженными анодами. Последний тип электролизеров обычно представ-ляет собой многоанодный электролизер.

Электролизеры OA обычно имеют многосекционное расположение анодов. Количество анодных блоков зависит от их размера.

Технология производства алюминия с предварительно обожженны-ми анодами имеет ряд преимуществ:

— Возможность увеличения мощности электролизеров;

— Высокие технические и экономические показатели;

— Улучшение экологических условий в здании цеха электролиза и на прилегающих территориях;

— Сокращение трудовых затрат в производстве за счет механизации и автоматизации технологического процесса.

— Применение малоотходных и безотходных технологических про-цессов для содействия повторному использованию собранных химических реагентов;

— Снижение вероятности возникновения чрезвычайных ситуаций;

— Обеспечение производства качественной продукции.

Фрагмент текста работы:

1. Устройство и основные достоинства и недостатки

электролизеров с обожженными анодами (ОА)

Промышленное производство алюминия, как в России, так и в мире осуществляется в электролизерах различных конструкций и мощностей. В настоящее время используются следующие технологии электролиза:

— Технология производства алюминия в электролизерах с предвари-тельно обожженными анодами (технология электролиза OA);

— Технология производства алюминия с обжигающимися анодами.

Основным сырьем для получения алюминия служат: глинозем, фто-ристые соли (криолит, фтористый алюминий) и обожженные аноды или анодная масса.

К основным областям применения алюминия и его сплавов относятся аэрокосмическая промышленность, строительство, высокоскоростной же-лезнодорожный и водный транспорт, автомобилестроение (корпуса двига-телей, кузовные детали и трансмиссия), электротехника, машины и тур-бинная техника, упаковка пищевых продуктов и напитков, криотехника, пиротехника и ракетное топливо, пищевая промышленность.

Практически единственным методом получения металлического алюминия является электролиз криолитоглиноземного расплава. Основное сырье для этого процесса — глинозем (Al2O3) — получают различными гидрохимическими методами путем переработки минералов, содержащих соединения алюминия.

Современное получение алюминия осуществляется путем электроли-тического разложения глинозема (Al2O3), растворенного в электролите (расплавленный криолит (Na3AlF6)). Технологический процесс осуществ-ляется при 950 °C — 965 °C в электролизных ваннах (электролизерах).

В целом процесс разложения глинозема в электролизерах можно представить в виде формул:

Al2O3 + 1,5C ↔ 2Al + 1,5CO2, Al2O3 + 3C ↔ 2Al + 3CO.

Суммарную реакцию можно записать в виде

Al2O3 + xC = 2Al + ( ) 3 − x CO2 + ( ) 2x − 3 CO

или представить ее как сумму трех реакций:

Al2O3 ↔ 2Al + 1,5O2, C + O2 ↔ CO2, C + 0,5O2 ↔ CO.

Основным исходным сырьем криолит-глиноземного расплава явля-ются глинозем (Al2O3), фтористый алюминий (AlF3) и криолит (Na3AlF6). Кроме того, в электролите всегда присутствует фтористый кальций (CaF2), снижающий температуру кристаллизации электролита, что позволяет про-водить процесс электролиза при более низкой температуре. Технологиче-ский процесс в алюминиевом электролизере — сложный комплекс взаимо-связанных химических, физико-химических и физических процессов.

Схемы производства алюминия в электролизерах с обожженными анодами представлена на рисунке 1 [1].

Рисунок 1 ¬ — Блок-схема производства первичного алюминия в элек-тролизерах с ОА

Промышленный электролизер питается постоянным током не только для электрохимического разложения глинозема, но и для внутреннего нагрева за счет тепла, выделяемого током при прохождении через элек-тролит и другие части электролизера.

Современные электролизеры, независимо от их мощности, можно разделить на три типа по конструкции расположения анодов: с непрерыв-ным обоженным анодом и боковым токоподводом, с непрерывным само-воспламеняющимся анодом и верхним токоподводом и с отожженными анодами. Последний тип электролизеров обычно представляет собой мно-гоанодный электролизер.

Другая известная система электролизеров с эмалированными блока-ми, состоящая из анода, состоящих из эмалированных блоков, соединен-ных специальной углеродной массой [2].

Этот тип электролизеров использовался во всем мире в алюминиевой промышленности, когда возникла эта новая отрасль. Мощность этих элек-тролизеров постепенно увеличивалась по мере увеличения силы тока из-за увеличения общей площади анодных блоков и размера катода.