Содержание

Введение 2

1 Описательная часть 3

1.1 Описание конструкции электролизера 3

1.1.1 Катодное устройство. 3

1.1.2 Анодное устройство. 4

1.1.3 Ошиновка электролизера 5

1.1.4 Газоулавливающие устройства 6

1.2 Выход по току, факторы влияющие на производительность электролизера 7

1.3 Выливка металла 7

2 Расчётная часть 8

1.1 Материальный баланс 8

1.1.1Производительность электролизера 9

1.1.2.Расчёт прихода сырья в электролизёр 9

1.1.3 Расчёт продуктов электролиза 9

1.1.4 Расчёт потерь сырья 11

1.2 Конструктивный расчет 11

1.2.1 Анодное устройство электролизера 11

1.2.2 Расчёт катодного устройства 13

1.2.3 Размеры катодного кожуха 15

1.3 Электрический баланс электролизёра 16

1.3.2 Падение напряжения в подине 17

1.3.3 Доля увеличения напряжения от анодных эффектов 18

1.3.4 Падение напряжения в ошиновке электролизёра 19

1.4 Тепловой баланс электролизёра 19

1.4.1 Расчет приход тепла 20

1.4.2 Расход тепла 20

1.5 Расчёт цеха 22

3 Специальная часть 25

3.1 Обзор экологических достижений в Al промышленности 25

4 Экономическая часть 26

4.1Расчет производственной программы 26

4.2 Расчет численности рабочих 26

4.3 Расчет фонда оплаты труда рабочих 30

33

4.4 Расчет цеховых расходов 34

4.5 Расчет расходов на содержание и эксплуатацию оборудования (РСЭО) 38

4.6 Расчет себестоимости 1 тонны алюминия и всего объема 39

4.7 Расчет основных технико-экономических показателей проекта 41

4.8 Технико-экономическое обоснование проекта 43

5.Экология и охрана труда 45

5.1 Организационные мероприятия по ОТ в производстве Al 45

Список использованных источников 46

Введение

Алюминий необходим и востребован в современном обществе. Важнейшие потребители алюминия и его сплавов – авиационная и автомобильная промышленности, железнодорожный и водный транспорт, машиностроение, электротехническая, химическая, металлургическая и пищевая промышленности, строительство, ядерная энергетика и т.д. Поэтому с каждым годом потребности в использовании алюминия возрастают.

На крупных алюминиевых заводах для лучшего управления процессами производства существует несколько цехов электролиза. В составе каждого электролизного цеха имеются здания и сооружения различного назначения. При выборе их компоновки определяющим является расположение корпусов электролиза всегда вдоль направления господствующего в течение года ветра. Это необходимо для создания наилучшей естественной аэрации на территории вокруг зданий электролизного цеха. На производство алюминия затрачивается большое количество электрической энергии, поэтому алюминиевые заводы строят в непосредственной близости к крупным ГЭС.

Электролизеры серии расположены в одном или в нескольких промышленных корпусах. В состав электролизного цеха входят также литейное отделение и различные вспомогательные службы, обеспечивающие нормальную эксплуатацию серий электролиза.

На заводах, назначение которых - только производство алюминия, применяется бесцеховая структура управления. В этом случае понятия «электролизный цех» и «алюминиевый завод» идентичны. На комплексных алюминиевых заводах, производящих, кроме алюминия, другую продукцию, например глинозем, анодную массу или обожженные аноды, прокат и прессованные изделия, производство алюминия выделено в цех электролиза.

Проектируемый цех состоит из двух серий, т.е четырех корпусов с технологией «Содорберга». В дипломном проекте приведены теоретические основы электролиза, расчёты оборудования, потребности в сырье и материалах, экономический расчёт, а так же требования экологии и охраны труда.

1 Описательная часть

1.1 Описание конструкции электролизера

Алюминиевый электролизер любой конструкции и мощности состоит из катодного и анодного устройств, ошиновки, опорных металлоконструкций с механизмами перемещения анодов и устройств для сбора и отвода газов, выделяющихся при электролизе. Электролизеры классифицируются следующим образом:

• По конструкции катодного кожуха – на кожухи с днищем и без него

• По устройству анода – на электролизеры с самообжигающимися (СОА) и с обожженными (ОА) анодами.

• По подводу тока к аноду – на электролизеры с боковым (БТ) и верхним (ВТ) токоподводом, к которому относятся также электролизеры с ОА.

• По мощности – на электролизеры малой (до 50 кА), средней (от 50 до 100 кА),большой мощности (от 100 до 160 кА) и сверхмощные электролизеры (от 180 кА и более).

1.1.1 Катодное устройство.

Катодное устройство алюминиевого электролизера предназначено для создания условий, необходимых для протекания процесса электролиза в криолитно-глиноземном расплаве. Поскольку электролиз идет в весьма агрессивной среде при 950—1000°С, катодное устройство должно быть устойчиво к действию расплавленных фтористых солей; обладать достаточно высокими теплоизоляционными свойствами, чтобы до минимума сократить потери тепла, быть электропроводным в зоне протекания процесса и иметь надежную изоляцию во избежание утечек тока; иметь достаточно жесткую конструкцию, способную выдержать напряжения, возникающие от протекания физико-химических реакций; обеспечивать продолжительную работоспособность между ремонтами и мобильность при замене в целях сокращения простоя электролизера в ремонте

Катодное устройство представляет собой заключенную в металлический кожух шахту либо выложенную угольными блоками, либо набитую углеродистой массой. Между кожухом и угольной футеровкой размещены теплоизоляционные материалы, как правило, шамотный кирпич или шамотная засыпка. Угольная футеровка монтируется на цоколе из теплоизоляционных материалов. Такая футеровка стойка против воздействия криолитового расплава и сравнительно хорошо проводит ток, что особенно важно, так как подина служит катодом электролизера. Во время работы электролизера расплавленный алюминий и электролит проникают в толщу теплоизоляционных материалов, вызывая в них физикохимические превращения, приводящие к возникновению значительных деформирующих напряжений. Для защиты шахты от разрушающего действия этих напряжений служит металлический кожух. Существует два вида катодных кожухов: с металлическим днищем и без него.

Глубина шахты катодного устройства зависит от единичной мощности электролизера, геометрических размеров анодного массива, типа применяемого катодного кожуха и составляет 400—600 мм. Внутренние размеры шахты в плане зависят oт геометрических размеров анодного массива. В промышленных электролизерах расстояние от продольных сторон анода до стенки шахты принимается равным 550—650 мм, а от торцовых сторон 500—600 мм. В некоторых конструкциях электролизеров с предварительно обожженными анодами расстояние между продольной стороной анодного массива и стенкой шахты составляет до 300 мм.