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1、精选优质文档-倾情为你奉上辽 宁 科 技 学 院（2013届）本科毕业设计题目：255KA预焙阳极铝电解槽设计专题：铝电解全氟化碳减排途径研究专 业：冶金工程班 级：冶金BG092姓 名：学 号：指导教师：说明书 58页，图纸 2 张，专题 7 页，译文 12 页专心-专注-专业255KA预焙阳极铝电解槽设计摘要容量为255KA的铝电解槽设计的主要内容是铝电解槽电压的平衡计算，能量和物料平衡概算，电解槽选型、台数的计算以及产量的衡算，辅助设备选择及计算，电力制度设计及电解槽配置选择计算等工作，并且进行专题研究和外文资料的翻译工作。现代铝电解追求高效、低污染、低能耗的工艺，其发展方向是大容量、大
2、型化、自动化程度高的预焙阳极电解槽。本设计槽体为侧部散热、底部保温型，采用通长半石墨质阴极炭块，阳极投影与阴极正对，化学防渗技术与焦粒焙烧技术，以达到延长槽寿命的目的；进电方式采用大面四点进电，以有效减少磁场干扰，保证电解槽生产平稳进行。关键词：铝电解，铝电解槽，电流效率，阳极炭块，阴极炭块Design a capacity of 255KA of the prebaked anode aluminum reduction cellAbstractDesign a capacity of 255KA of the aluminum reduction cell. Design are the
3、main contents of aluminum cell voltage balance calculation, material and energy balance estimates, cell selection, number computation and output balance, auxiliary equipment selection and calculation, power system design, electrolytic tank configuration choice of calculation work. And to undertake s
4、pecial subject studies and foreign-language translation of information. In modern aluminum electro1ysis people pursue highly efficiency，low po1lution and imbecility energy consumption.Its development direction is prebaked anode cell which has big capacity，large-size cell structure and highly automat
5、ion control system.The designed cell is side-hot-spreading and bottom-hot-keeping ,adapting half-graphite coke cathode.Whose witch is coincide with the projection of the anode and chemically forestalling seepage technique and coke preheat technique prolong cells lifeThe mode of current input is four
6、 points in the big surface so as to efficiently decrease the magnetic field disturbance and accordingly to make the cell run more stablyKeywords：aluminium electrolysis, aluminium electrolysis cells , current efficiency，Anode carbon block，cathode carbon block 目 录 绪论铝是地壳中储量居第三位的元素（约8%），在各种金属元素中铝居首位，但自
7、然界为发现游离状态的金属铝。铝是许多矿物的重要组成，包括泥土，铝土矿，云母，氟石，冰晶石等，以若干氧化物形态矿物，如刚玉，玉石，红宝石等都含铝元素。虽然自然界中铝的资源储备很高，但铝的工业生产却很晚，直到19世纪到20年代才真正制备出来，比金属铜和铁晚了两千年。主要原因是铝和氧结合得十分牢固，难以把铝分离出来。目前冰晶石-氧化铝熔盐电解法仍然是工业炼铝的唯一方法。铝是银白色的金属，纯铝质地柔软，有良好的可塑性和延展性，是电和热的优良导体，其化学符号为Al，原子虚数为13，相对原子质量26.98；具有面心立方晶格；熔点为660.37C，沸点2467C，密度2.6989g/cm3，化合价+3。铝具
8、有很多其他会属不具有的优势质轻，有很好的导电性、导热性和反光性，且极富延展性、防腐性，没有毒性，也不带磁性，与氧气有很好的亲和力。纯铝的强度较低，一般不做结构材料使用，但可以在铝中加入镁、铜、锰、硅、锌等合金元素，制成铝合命，可大大提高其机械性能。出于其具有上述特性，所以铝广泛用于航天航空、军事工业、电子、船舶、辆、建筑、家用电器、工艺美术、食品和药物包装等各种领域。世界上铝的产量仅次于钢铁，居金属产量的第二位。它和钢铁一样，已经成为现代经济的筋骨；工业起飞的基础。而且，材料的革命使铝的用途还在不断地扩大。铝的优异性能和丰富的储量，必将使铝工业成为最有前途的重要产业之一。国家统计局数据显示，前
9、3个月有色金属冶炼及压延加工业累计利润为240.2亿元，较去年同期下降3.8%。按金属品种来看，铜行业盈利情况最好，铅锌行业次之，铝、锡行业较差。其中，铝为有色金属行业中最大的“困难户”。数据显示，进入2013年铝行业再次陷入亏损泥潭，前3个月累计亏损额为30198万元，同比降低78.42%。一方面，进入2013年铝价延续去年低迷的态势，目前已经跌至平均经营成本线以下。根据电解铝的生产工艺流程，电解铝的生产成本大致包括原材料成本、能源成本、人力成本等几部分，目前生产成本在14000元/吨以上，加上设备折旧、财务费用等其他成本，电解铝的综合经营成本约为15500元/吨。而目前现货市场上铝锭的价格
10、仅为14500元/吨左右。长期的收入成本倒挂使得整个行业亏损面不断扩大。国家统计局数据显示，截至3月底，全国规模以上铝冶炼278家，亏损企业为97家，占比达34.9%，较2012年同期上升0.6个百分点。另一方面，供给大于需求的行业格局将长期限制铝价反弹。伴随着铝价的持续弱势，部分铝冶炼厂选择减产、停产，然而在新增产能等因素的影响下，全球电解铝产量仍然位于高位。国际铝业协会最新公布数据显示，4月全球原铝产量达374.5万吨，同比增长4.59%。值得关注的是中国依旧是全球原铝产量持续增长的主要拉动点。数据显示，4月我国原铝产量为170.7万吨，同比上涨17.6万吨，涨幅达10.31%。在全球经济
11、复苏乏力的大背景，下游终端需求难现明显改观，供给的增加加剧了原本就失衡的行业格局，并将长期制约铝价的反弹。中国产业洞察网监控数据显示：供给过剩限制铝价反弹已经在近期有色金属价格走势上得到印证。进入5月份，受消费旺季等因素的影响，有色金属行业迎来一波小反弹，但分化较为严重。从反弹幅度上看，基本面相对较好的铜、锡等金属表现较好，其中铜反弹幅度达8%以上。而供需情况相对较差的铝、铅、锌等金属走势不尽如人意，表现出明显的反弹乏力。主要用途物质的用途在很大程度上取决于物质的性质。因为铝有多种优良性能，所以铝有着极为广泛的用途。(1)铝的密度很小，仅为2.7 g/cm，虽然它比较软，但可制成各种铝合金，如
12、硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外，宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其铝合金。例如，一架超音速飞机约由70%的铝及其铝合金构成。船舶建造中也大量使用铝，一艘大型客船的用铝量常达几千吨。(2)铝的导电性仅次于银、铜，虽然它的导电率只有铜的2/3，但密度只有铜的1/3，所以输送同量的电，铝线的质量只有铜线的一半。铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力，而且有一定的绝缘性，所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。(3)铝是热的良导体，它的导热能力比铁大3倍，工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。(4)铝有较好
13、的延展性(它的延展性仅次于金和银)，在100 C150 C时可制成薄于0.01 mm的铝箔。这些铝箔广泛用于包装香烟、糖果等，还可制成铝丝、铝条，并能轧制各种铝制品。(5)铝的表面因有致密的氧化物保护膜，不易受到腐蚀，常被用来制造化学反应器、医疗器械、冷冻装置、石油精炼装置、石油和天然气管道等。(6)铝粉具有银白色光泽(一般金属在粉末状时的颜色多为黑色)，常用来做涂料，俗称银粉、银漆，以保护铁制品不被腐蚀，而且美观。(7)铝在氧气中燃烧能放出大量的热和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如铵铝炸药(由硝酸铵、木炭粉、铝粉、烟黑及其他可燃性有机物混合而成)、燃烧混合物(如用铝热剂做的炸弹和炮弹可用来
14、攻击难以着火的目标或坦克、大炮等)和照明混合物(如含硝酸钡68%、铝粉28%、虫胶4%)。(8)铝热剂常用来熔炼难熔金属和焊接钢轨等。铝还用做炼钢过程中的脱氧剂。铝粉和石墨、二氧化钛(或其他高熔点金属的氧化物)按一定比率均匀混合后，涂在金属上，经高温煅烧而制成耐高温的金属陶瓷，它在火箭及导弹技术上有重要应用。(9)铝板对光的反射性能也很好，反射紫外线比银强，铝越纯，其反射能力越好，因此常用来制造高质量的反射镜，如太阳灶反射镜等。(10)铝具有吸音性能，音响效果也较好，所以广播室、现代化大型建筑室内的天花板等也采用铝。（11）耐低温，铝在温度低时，它的强度反而增加而无脆性，因此它是理想的用于低温
15、装置材料，如冷藏库、冷冻库、南极雪上车辆、氧化氢的生产装置。(12）是两性氧化物1 铝电解生产概况1.1铝电解生产概况铝电解在电解槽中进行的，电解所用的原料为氧化铝，电解质为熔融的冰晶石，采用炭素阳极。电解作业一般在940960C下进行的，电解的结果是阴极上得到熔融铝和阳极上析出CO2。由于熔融铝的密度大于电解质，因而沉在电解质下面的炭素阴极上。熔融铝定期用真空抬包从槽中抽吸出来，装有金属铝的抬包运往铸造车间，在那里倒入混合炉，进行成分调整，或者配制合金，或者经过除气和排杂质等净化作业后进行铸锭。槽内排出的气体，通过槽上补集系统送往干式净化器中进行处理，达到环境要求后排放到大气中去。从整流所供给的直流电是通过槽上炭阳极，流经熔融电解质进入铝液层熔池和炭素阴极的。铝液层熔池同炭块阴极联合组成了阴极，铝液的表面为阴极表面。阴极炭块内的钢棒汇集了电流，再由地沟母线导向下一台电解槽的阳极母
