- •Рабочая тетрадь для практических работ
- •Материальный баланс электролизера
- •1 Производительность электролизера
- •2 Расчёт прихода сырья в электролизёр
- •3 Расчёт продуктов электролиза
- •4 Расчёт потерь сырья
- •Конструктивный расчет электролизера
- •Расчёт анодного устройства
- •1.1 Размеры анода
- •1.2 Расчет токоподводящих штырей
- •Расчёт катодного устройства
- •2.1 Размеры шахты электролизёра
- •2.2 Расчёт подины
- •2.3 Размеры катодного кожуха
- •Электрический баланс электролизера
- •1 Падение напряжения в анодном устройстве
- •2 Падение напряжения в подине
- •Тепловой расчет электролизера
- •1 Приход тепла
- •2 Расход тепла
- •Расчет цеха
- •1 Расчёт рабочего напряжения кпп
- •2 Число рабочих электролизеров
- •3 Число установленных электролизёров в серии
- •4 Расчёт цеха
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 dа = _______ А/см2
Норму расхода сырья N, кг на получение 1 кг алюминия принимаем по практическим данным:
- глинозем, NГ =
- фтористый алюминий, NФа =
- фтористый кальций, NCа =
- анодная масса, NМ =
Расчёт материального баланса электролизёра включает следующие этапы:
Расчёт производительности электролизера
Расчёт прихода сырья в электролизёр
Расчёт продуктов электролиза
Расчёт потерь сырья
Для упрощения расчётов материальный баланс обычно рассчитывают на 1 час работы электролизера.
1 Производительность электролизера
Производительность электролизера РА1, кг согласно закону Фарадея составит:
РА1 = 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.
РА1 = 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 PAl. Тогда приход сырья составит:
- глинозема RГ, кг
RГ = PAl * NГ (2)
RГ =
- фтористых солей RФ, кг
RФ = PAl * (NФа+ NCa), (3)
RФ =
- анодной массы RМ, кг
RМ = PAl * NМ (4)
RМ =
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 PAl алюминия выделится кислорода mо, кг:
mо = , (5)
где 48 и 54 – молярная масса соответственно кислорода и алюминия в глиноземе.
mо = ----------------
3.3 Из этого количества в двуокись углерода свяжется кислорода mоco2, кг:
mоco2 = , (6)
mоco2 = -----------------
в окись углерода свяжется кислорода mоco, кг:
mоco = (7)
где 60 и 40 – процентное содержание двуокиси углерода и окиси углерода соответственно.
mоco = -------------------
3.4 Отсюда можно рассчитать массу углерода связанного в двуокись mcco2, кг:
mcco2 = (8)
mcco2 = ----------------
и массу углерода связанного в окись mcco, кг:
mcco = (9)
mcco = ------------------
3.5 Таким образом, в час выделяется оксидов Pco2 и Pco, кг:
Pco2 = mоco2 + mcco2 (10)
Pco2 =
Pco = mоco + mcco (11)
Pco =
3.6 Всего образуется анодных газов Ргаз, кг:
Ргаз = Pco2 + Pco (12)
Ргаз =