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1、目录第一章：绪论 .11.1 铝的物理化学性质 .11.2 国内外铝工业发展的现状及趋势 .21.2.1 国内外电解铝工业发展现状 .21.2.2 电解铝工业发展趋势 .31.3 电解铝的生产 .31.3.1 铝电解工艺流程 .31.3.2 铝电解的原料与辅助原料 .41.3.3 电解铝机理 .8第二章：铝电解槽设计 .102.1 铝电解槽的简介 .102.2 电解槽的设计及相关计算 .112.2.1 单个电解槽日产量计算 .112.2.2 电解槽槽数的确定 .112.2.3 备用槽槽数 .112.2.4 电解槽理论吨铝直流电耗的计算 .122.2.5 电流密度 .122.3 铝电解槽结构参数
2、的确定 .132.3.1 阳极尺寸 .132.3.2 槽膛尺寸 .132.3.3 槽壳尺寸 .142.3.4 阴极炭块数目 .142.3.5 铝母线 .152.3.6 极距 .152.4 铝电解槽的电压平衡计算 .162.4.1 极化电动势 .162.4.2 电解质电压降 .172.4.3 阳极电压降 .182.4.4 阴极电压降 .182.4.5 铝母线电压降、阳极效应均摊电压降 .192.4.6 槽平均电压 .19第三章：物料平衡计算 .203.1 铝产量 .203.2 Al2O3消耗量 .203.3 实际消耗量 .203.4 氟化盐的消耗量 .203.5 阳极炭块的消耗 .213.6 物
3、料平衡列表 .21第四章：电解铝热量平衡计算 .224.1 电能收入 .224.2 能量支出： .224.2.1 补偿电解反应所需的能量 .224.2.2 补偿加热原料所需的能量 .234.2.3 母线损失的能量 .234.2.4 电解槽的热损失 .23第五章：电解铝车间设计 .24六：参考文献 .25七：致谢 .26I摘要电解槽是铝生产的主要设备，本设计在分析了大量文献资料和实地调研的基础上，对铝电解槽结构进行了设计计算，对生产电解铝工艺过程的能量平衡、电压平衡、物料平衡进行了计算，以熟悉铝电解过程，并在计算的基础上，对主要设备进行选型和车间平面设计及总图确定。本文也介绍了铝的物理化学性质以
4、及铝电解过程物理化学反应，铝电解质体系的性质，电解槽种类、电解槽的基本结构和其参数以及电解车间设计的基本原理。设计中选用现行铝电解工艺中较为成熟的基本工艺参数，电流强度选用比较常见的 240KA，槽型选用中间下料四点下料预焙槽。电解槽的电流效率为 94%，车间总生产能力为年产 10 万吨。编制设计说明书，绘制电解槽结构图，车间平面图和工艺流程图。关键词：铝 电解槽 能量平衡 设计 IIABSTRACTLianlv aluminium cell is the main equipment, the design in the analysis of a large number of liter
5、ature and field research on the basis of aluminium cell structure of the design, electrolytic aluminum production process of the energy balance is calculated to familiar with the aluminum Electrolysis process, and in the calculation on the basis of major equipment selection and workshop graphic desi
6、gn and the total transport scheme for the plans. This paper also introduced the electrolytic process of physical and chemical reactions, electrolyte aluminum nature of the system, the start-up cell and conventional electrolysis processes and the basic principles of design workshops. Design selection
7、 of the aluminum electrolytic process of basic parameters, current intensity selection of 240KA, groove type selection of intermediate material four point feeding prebaked pot, and a control machine. The bus is four point of entry, current efficiency is 94%, the total production capacity of 100,000t
8、ons.System design specification, drawing the electrolytic trough structure, workshop floor plan and process flow IIIdiagram. Keywords: Aluminum Energy Balance Electric Cell Design1第一章 绪论1.1 铝的物理化学性质铝 是 地 球 上 含 量 极 丰 富 的 金 属 元 素 ， 其 蕴 藏 量 在 金 属 中 居 第 2位 。 至 19 世 纪 末 ， 铝 才 崭 露 头 角 ， 成 为 在 工 程 应 用 中 具
9、有 竞 争 力的 金 属 ， 且 风 行 一 时 。 航 空 、 建 筑 、 汽 车 三 大 重 要 工 业 的 发 展 ，要 求 材 料 特 性 具 有 铝 及 其 合 金 的 独 特 性 质 ， 这 就 大 大 有 利 于 这 种新 金 属 。1854 年 ， 法 国 化 学 家 德 维 尔 把 铝 矾 土 、 木 炭 、 食 盐 混 合 ， 通入 氯 气 后 加 热 得 到 NaCl， AlCl3复 盐 ， 再 将 此 复 盐 与 过 量 的 钠 熔融 ， 得 到 了 金 属 铝 。 1886 年 ， 美 国 的 豪 尔 和 法 国 的 海 朗 特 ， 分 别独 立 地 电 解 熔 融
10、的 铝 矾 土 和 冰 晶 石 的 合 物 制 得 了 金 属 铝 ， 奠 定 了今 天 大 规 模 生 产 铝 的 基 础 。近 一 个 世 纪 的 历 史 进 程 中 ， 铝 的 产 量 急 剧 上 升 ， 到 了 20 世纪 60 年 代 ， 铝 在 全 世 界 有 色 金 属 产 量 上 超 过 了 铜 而 位 居 首 位 ， 这时 的 铝 已 不 单 属 于 皇 家 贵 族 所 有 ， 它 的 用 途 涉 及 到 许 多 领 域 ， 大至 国 防 、 航 天 、 电 力 、 通 讯 等 ， 小 到 锅 碗 瓢 盆 等 生 活 用 品 。 它 的化 合 物 用 途 非 常 广 泛 ,
11、不 同 的 含 铝 化 合 物 在 医 药 、 有 机 合 成 、 石油 精 炼 等 方 面 发 挥 着 重 要 的 作 用 。铝 及 其 合 金 的 优 良 特 点 是 其 外 观 好 、 质 轻 ， 可 塑 加 工 性 、 物理 和 力 学 性 能 好 ， 以 及 抗 腐 蚀 性 好 ， 从 而 使 铝 及 铝 合 金 在 很 多 应用 领 域 中 被 认 为 最 为 经 济 实 用 。 2纯 净 的 铝 是 具 有 银 白 色 光 泽 的 金 属 ， 密 度 为 2.70g/cm， 熔点 为 660.4 ， 沸 点 为 2467 。 铝 具 有 良 好 的 低 温 强 度 特 性 ， 强度 随 温 度 降 低 而 增 大 ， 即 使 温 度 降 低 到 -198 铝 仍 不 变 脆 。 铝 没有 磁 性 和 毒 性 ， 具 有 良 好 的 延 展 性 、 导 热 性
