КГБОУ СПО «Красноярский индустриально – металлургический техникум»

Код специальности 150402

Рабочая тетрадь для практических работ

Дисциплина Металлургия алюминия

Преподаватель Л.Н. Минакова

Студент __________________________

Группа Мд – 10 – 3

Красноярск

2011-2012 уч. год

Материальный баланс электролизера

В процессе электролиза криолитоглинозёмного расплава расходуется глинозём, фтористые соли, и сгорает угольный анод. При этом образуются расплавленный алюминий и газообразные окислы углерода. На основании опыта эксплуатации алюминиевых электролизёров типа С8-БМ с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом задаёмся параметрами для расчета электролизера:

- сила тока, I = __________ А

- выход по току,  = _______ %

- анодная плотность тока d_а = _______ А/см²

Норму расхода сырья N, кг на получение 1 кг алюминия принимаем по практическим данным:

- глинозем, N_Г =

- фтористый алюминий, N_Фа =

- фтористый кальций, N_Cа =

- анодная масса, N_М =

Расчёт материального баланса электролизёра включает следующие этапы:

1. Расчёт производительности электролизера

2. Расчёт прихода сырья в электролизёр

3. Расчёт продуктов электролиза

4. Расчёт потерь сырья

Для упрощения расчётов материальный баланс обычно рассчитывают на 1 час работы электролизера.

1 Производительность электролизера

Производительность электролизера Р_А1, кг согласно закону Фарадея составит:

Р_А1 = j _* I _* τ _*  _*10^-3 (1)

где j - электрохимический эквивалент алюминия, 0,335 г/(А_*час);

I - сила тока, А;

τ - время, часы;

 - выход по току, доли единицы.

Р_А1 = 0,335 *

2 Расчёт прихода сырья в электролизёр

Приход материалов в электролизёр рассчитывают по норме расхода сырья N, кг на 1 кг алюминия и производительности электролизёра в час P_Al. Тогда приход сырья составит:

- глинозема R_Г, кг

R_Г = P_Al * N_Г (2)

R_Г =

- фтористых солей R_Ф, кг

R_Ф = P_{Al *} (N_Фа+ N_Ca), (3)

R_Ф =

- анодной массы R_М, кг

R_М = P_{Al *} N_М (4)

R_М =

3 Расчёт продуктов электролиза

3.1 Количество анодных газов рассчитывают исходя из их состава и реакций, протекающих в электролизёре (вставить реакции):

Для упрощения расчета принимают состав анодных газов, % (масс.): двуокиси углерода СO₂ - 60; окиси углерода СО - 40.

3.2 При получении P_Al алюминия выделится кислорода m_о, кг:

m_о = , (5)

где 48 и 54 – молярная масса соответственно кислорода и алюминия в глиноземе.

m_о = ----------------

3.3 Из этого количества в двуокись углерода свяжется кислорода m_оco_2, кг:

m_оco₂ = , (6)

m_оco₂ = -----------------

в окись углерода свяжется кислорода m_оco, кг:

m_оco = (7)

где 60 и 40 – процентное содержание двуокиси углерода и окиси углерода соответственно.

m_оco = -------------------

3.4 Отсюда можно рассчитать массу углерода связанного в двуокись m_cco₂, кг:

m_cco₂ = (8)

m_cco₂ = ----------------

и массу углерода связанного в окись m_cco, кг:

m_cco = (9)

m_cco = ------------------

3.5 Таким образом, в час выделяется оксидов Pco₂ и Pco, кг:

Pco₂ = m_оco₂ + m_cco₂ (10)

Pco₂ =

Pco = m_оco + m_cco (11)

Pco =

3.6 Всего образуется анодных газов Ргаз, кг:

Ргаз = Pco₂ + Pco (12)

Ргаз =