Навигация
Материальный расчет электролизера
26026
знаков
8
таблиц
1
изображение
2.2 Материальный расчет электролизера
При производстве алюминия в процессе электролиза криалитно-глиноземного расплава расходуется глинозем и угольный анод с образованием газообразных окисей и двуокиси углерода. Кроме того, в результате испарения электролита и разложения его составляющих химическими соединениями, поступающими в виде примесей, а также в результате пылеуноса вентиляционными газами из процесса постоянно выбывает некоторое количество фтористых солей и глинозема. В случае применения самообжигающегося анода, часть анодной массы выбывает из процесса в виде летучих составляющих ее коксование.
При материальном расчете определяют производительность электролизера и расход сырья на производство алюминия.
производительность электролизера (Р), при силе тока J = 155А и принятом выходе по току 
= 86% составляет:
где 0,3354 - электрохимический эквивалент для 
;
- сила тока;
- выход по току.
Р = 44,79 кг/г - такое количество сырца требуется для ведения технологического процесса.
Расходные коэффициенты
Таблица 2 - Расходные коэффициенты
| Наименование | Значение |
| Глинозем | 1915-1920кг/г. |
| Криолит свежий | 2кг/ч. |
| Фтористый алюминий | 26-28кг. |
| Криолит флотационный | 45-47кг. |
| Анодная масса | 525-530кг. |
| Содержание отходящих газов СО2 СО | 60% 40% |
| Содержание углерода в анодной массе | 96% |
| Содержание связующий ванн массе | 30% |
| Выход угольной пены | 30кг/ч. |
| Содержание фторсолей в угольной пене | 70% |
| Выход пены з анодной массы | 6% |
| КПД напольного укрытия по фтору | 80% |
На получение сырца - 44,79кг/ч., необходимо израсходовать:
глинозема
1,920 * 44,79 = 85,99кг/ч.
свежего криолита
0,002 * 44,79 = 0,0896кг/ч.
фтористого алюминия
0,028 * 44,79 = 1,25кг/ч.
криолита вторичного
0,047 * 44,79 = 2,1кг/ч.
анодной массы
0,530 * 44,79 = 23,74кг/ч.
Итого: 113,17кг/ч.
При получении сырца, Р = 44,79кг/ч., выделяется кислород. 
48; где 48 и 54 количество молей 
и 
в глиноземе.
44,79 / 54 * 48 = 39,8кг.
Из этого количества кислорода перейдет в состав 
и 
.
Расход количества углерода, который окисляется кислородом, выделяющиеся в результате электрохимического разложения глинозема, принимаем состав анодных газов.
= 60%;
= 40%.
= 39,8 * 60 * 2 / (2 * 60 + 40) = 29,9кг/ч.
= 39,8 * 40 / (2 * 60 + 40) = 9,95кг/ч.
Потери глинозема составляют:
(1,92 - 1,89) * 44,79 = 1,34кг/ч.
где 1,89 - теоретический расход глинозема.
Отсюда отсчитываем количество углерода связанного двуокись углерода (углеродистый) газ.
в окись углерода СО (угарный газ)
где 16; 12 - молекулярная масса и .
Таким образом при получении 44,79кг/ч. сырца выделяется:
= 29,9 + 11,21 = 41,1кг/ч.
= 9,95 + 7,46 = 17,4кг/ч.
Потери анодной массы с летучими при коксовании
0,530 * 44,79 * 0,3 * (1 - 0,8) = 1,42кг/ч.
с угольной пеной:
0,530 * 44,79 * 0,06 = 1.42кг/ч.
с примесями: (зола 
и т.д.)
0,530 * 44,79 - (1,42 + 1,42)] * (1 - 0,96) = 0,89кг/ч.
Потери фторсолей на пропитку угольной подины
ширина подины; Вш 4050
ширина анода; Lш 9440
удельная пропитка подины 230
коэффициент пересчета Fu криолита 1,842
срок службы электролизера 4 * 365 * 24
Потери фтора с угольной пены
0,060 * 44,79 * 0,7 = 1,88кг/ч.
где 0,060 - выход пены из анодной массы;
0,7 - содержание фторсолей в угольной пене.
Потери фтора в атмосферу корпуса электролизера
фтористый алюминий 1,25
свежий криолит 0,09
расход криолита вторичного 2,1
(0,09 + 1.25 + 2,1) - (0,4 + 1,88) * 0,2 = 0,23
где 0,40 - потери на пропитку угольной подины;
1,88 - потери F с угольной пены;
0,2 - коэффициент газов уходящих в атмосферу.
Потери фтора в газоочистку
(0,09 + 1,25 + 2,1) - (0,41 + 1,88) * 0,8 = 1,6кг/ч.
где 0,8 - 80% КПД начального укрытия по фтору.
По проведенным расчетам составляем материальный баланс процесса электролиза на один электролизер.
Таблица 3 - Материальный баланс электролизера на силу тока 155000А
| Приход | ||
| Наименование | кг/час | % |
| Глинозем | 85,99 | 76 |
| Свежий криолит | 0,0896 | 0,079 |
| Фтористый алюминий | 1,25 | 1,10 |
| Криолит вторичный | 2,1 | 1,86 |
| Анодная масса | 23,74 | 21 |
| Итого: | 113 | 100 |
| Расход | ||
| Наименование | кг/час | % |
| Алюминий | 44,79 | 39,9 |
| Анодные газы
| 41,1 17,4 | 36,6 15,4 |
| Потери глинозема | 1,34 | 1,2 |
| Потери анодной массы - с летучими с угольной пеной с примесями | 1,42 1,42 0,89 | 1,3 1,3 0,74 |
| Потери фторсолей на пропитку подины | 0,46 | 0,40 |
| Потери фтора - с угольной пеной - в корпус - на газоочистку | 1,88 0,23 1,6 | 1,7 0,21 1,43 |
| Итого: | 112,5 | 100 |
Похожие работы
... 11,9 11,5 16,6 медь 9,8 15,5 16,4 Выпуск алюминия высокой чистоты, % марок: А995 47,8** 3,5 2,1 А99 30,4 67,1 54,2 А97 8,3 21,5 43,7 А95 10,4 7,9 — ниже А95 3,1 — — * Показатели производства алюминия высокой чистоты. ** Сортность по электролизерам без расшихтовки. Основным фактором, снижающим выход по току, помимо прямых потерь тока ...
... 17-25 кг/т алюминия, что на ~ 10-15 кг/т выше по сравнению с результатами для песчаного глинозёма. В глинозёме, используемом для производства алюминия, должно содержаться минимальное количество соединений железа, кремния, тяжелых металлов с меньшим потенциалом выделения на катоде, чем алюминий, т.к. они легко восстанавливаются и переходят в катодный алюминий. Нежелательно также присутствие в ...
... , обогащение анодных газов окисью углерода и появления в электролите очень мелких частиц углерода. Другое осложнение катодного процесса – это разряд катионов Na+, который всегда содержится в алюминии при его производстве. Количество выделившегося натрия зависит от криолитового отношения (КО) электролита. При снижении КО с 3 до 2,5 содержание натрия снижается в 2,5 раза. При температуре ...
... другое соотношение входящих в состав примесей железа и кремния. Буква Е в марке АЕ означает, что алюминий данной марки предназначается для производства электропроводов. Дополнительным требованием к свойствам алюминия является низкое электросопротивление, которое для проволоки, изготовленной из него, должно быть не более 0.0280 ом мм м при 20 C. Алюминий применяют для производства из него изделий ...
0 комментариев