Ошиновка электролизера

Содержание

Введение. 2

1 Описательная часть. 3

1.1 Описание конструкции электролизера. 3

1.1.1 Катодное устройство. 3

1.1.2 Анодное устройство. 4

1.1.3 Ошиновка электролизера. 4

1.1.4 Газоулавливающие устройства. 5

1.2 Напряжение разложение глинозема. 5

1.3 Виды товарной продукции. 5

2. Расчётная часть. 7

2.1. Материальный баланс. 7

2.2. Конструктивный расчет. 10

2.3. Электрический баланс электролизёра. 14

2.4 Тепловой баланс электролизёра. 16

2.5. Расчёт цеха. 19

3. Организационно экономическая часть. 22

Список использованной литературы: 23

Введение

Алюминий – легкий, прочный и пластичный металл. Уникальное сочетание его свойств, в числе которых – долговечность, непроницаемость, высокая тепло- и электропроводность, устойчивость к коррозии и возможность стопроцентной переработки – делает его незаменимым компонентом для огромного количества промышленной продукции – от электрической лампочки до реактивного самолета.

Он относится к III группе периодической системы, обозначается символом Al, имеет атомный номер 13 и атомную массу 26,98154. Температура его плавления составляет 660°. Алюминий чрезвычайно распространен в природе: по этому параметру он занимает четвертое место среди всех элементов и первое — среди металлов (8,8% от массы земной коры), но не встречается в чистом виде. Его в основном добывают из бокситов, хотя известно несколько сот минералов алюминия (алюмосиликаты, алуниты и т. п.), абсолютное большинство которых не подходит для получения металла.

Это один из самых востребованных металлов, и по темпам роста потребления он давно и с большим отрывом оставил позади сталь, никель, медь и цинк. Главная область его применения – авиа- и автомобилестроение.

Благодаря своей легкости и прочности алюминий делает автомобили и самолеты более безопасными и позволяет сократить расход топлива и объем вредных выбросов, от чего выигрывают не только производители транспорта, но и все население планеты.

Алюминий без преувеличений можно назвать металлом будущего – возможности и темпы развития человечества напрямую зависят от развития алюминиевой отрасли. Интенсивный рост мирового населения предполагает строительство новых дорог и зданий, а также производство транспорта в объеме, достаточном для перевозки ежегодно увеличивающегося количества пассажиров. Все это возможно только с применением алюминия.

Кроме того, алюминий – важный участник глобальной борьбы за экологическую безопасность и предотвращение угрозы глобального потепления. По сравнению с другими металлами его производство значительно более дружелюбно по отношению к окружающей среде, он может бесконечно перерабатываться, не теряя своих уникальных свойств, а с его применением создается энергоэффективный транспорт и экологичное жилье.

Первичный алюминий используется в транспортной, строительной, электротехнической и упаковочной отраслях промышленности. Предприятия РУСАЛа производят первичный алюминий в соответствии с международными стандартами, российскими ГОСТами и различными техническими спецификациями, разработанными по запросам потребителей.

Описательная часть

Описание конструкции электролизера

Катодное устройство

Кожух

Наиболее распространенной модификацией является катодные кожухи с днищем , которые применяют на электролизерах всех типов и устанавливают на фундаментах в одноэтажных корпусах , и на специальных ригельных балках в двухэтажных корпусах. Один из возможных вариантов такого катодного устройства представлен .

В результате пропитки футеровки компонентами расплава и воздействия высокой температуры объем футеровки возрастает , благодаря чему возникают значительные усилия , воздействующие на стенку катодного кожуха ,что приводит к его деформации , разрешению футеровки и сокращению срока службы электролизера . Для обеспечения надежной и длительной работы ванны катодный кожух выполняют жесткой конструкции , способной противостоять возникающие усилиям . Различают два вида катодных кожухов с днищем и без днища .

Футеровка

Состоит из углеродистой, огнеупорной и теплоизоляционной частей, каждая из которых выполняет определенную роль, обладающие способностью взаимодействовать с большинством химических элементов и их соединений. От качества футеровки в решающей степени зависит срок службы ванны.

По конструкции углеродной футеровки промышленные электролизеры можно разделить на три группы:

1 Монолитные катоды создавались путем набойки шахты пластичной подовой массы. Это самый дешевый тип катодного устройства, но из-за низкого качества подина, выделения большего количества смолистых соединений при обжиге они в настоящее время не находят применения.

2 Катоды из обожженных блоков с набивными межблочными швами являются наиболее отработанным и практически единственным типом подины, широко применяемым в алюминиевой промышленности России. Межблочные швы – слабо место подины ,и их качество во многом определяет срок службы электролизера.

3 Склеенные полумонолитные катоды из обожженных и механически обработанных блоков представляют собой наиболее совершенный (и самый дорогой) тип катода, который обеспечивает длинный срок службы электролизера. Этот тип подины пока не нашел широкого применения из-за высокой стоимости блоков и сложности монтажа.

Гнездо для монтажа блюмса в катодных блоках, изготавливаемых в России, имеет форму ласточкина хвоста. Соединение блока с блюмсом чаще всего осуществляют заливкой жидкого чугуна в пространства между ними. При недостаточном или неравномерном нагреве блока и блюмса перед заливкой чугуна в блоках образуются трещины, приводящие к преждевременному выходу ванн из строя.

Подина

Поверхность угольной подины плохо смачивается жидким алюминием, и для снижения перепада напряжения в ней приходится поддерживать большей столб жидкого металла на подине. Снижением перепада напряжения в подине способствовало бы использование смачиваемых алюминиевых подовых блоков. Поэтому в последние годы расширяется объем исследований материалов на основе тугоплавких соединений, улучшающих свойства угольной футеровки катода, наиболее подходящей из которых являются бориды и карбиды титана и циркония.

Новые материалы для футеровки подины, по мнению исследователей, позволят в 5-10 раз увеличить съем алюминия с единицы площади катода, на 25-30% снизить расход электроэнергии и увеличить срок службы ванны на 3-4 года. Основные сведения о проводимых работах по применению тугоплавких соединений для покрытия поверхности подин.

Анодное устройство

Анодное устройство алюминиевого электролизера, являясь одним из электродов, предназначено для подвода тока в зону непосредственного протекания процесса электролиза. Основным материалом самообжигаюшегося анода служит пек и углеродистая масса. По мере протекания процесса электролиза анод спекается, а затем сгорает. Поэтому его надо периодически опускать. Для этого служит специальный подъемный механизм анодного устройства.

В отечественной алюминиевой промышленности наиболее распространен тип электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом. Анод находится внутри металлического кожуха, назначение которого - удержать жидкую часть углеродистой массы и придать ей по мере коксования нужную форму. Ток к аноду подводится с помощью сталеалюминевых штырей, устанавливаемых сверху в тело анода. Кроме подвода тока, штыри выполняют роль несущих анод элементов. Сталеалюминевый штырь в отличие от ранее применяемых стальных не только обладает повышенной электропроводностью, но и способствует стабилизации электромагнитного поля электролизера, так как в алюминиевой части не обладает магнитными свойствами. Штыри при помощи специальных эксцентриковых зажимов крепятся к анодной раме.

Назначение рамы - удерживать анод в горизонтальном положении и подводить ток к штырям. Анодную раму, как правило, изготавливают из стальных балок, вдоль которых монтируют токоподводящие алюминиевые шины. В электролизерах наиболее современных конструкций анодная рама полностью выполнена из алюминиевого сплава и, обладая высокой электропроводностью, является несущей конструкцией.

В современных электролизерах этого типа на силу тока 150—160 кА масса анода со штырями составляет 70—80 т. Для перемещения анодной рамы с подвешенным к ней анодом в вертикальном направлении служит подъемный механизм. В отличие от механизма, необходимого для периодического вертикального перемещения анодной рамы относительно угольного анода, этот механизм называется основным.

Таким образом, анодное устройство электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом состоит из несущей токоподводящей рамы, вертикально установленных штырей, углеродистой анодной массы и механизмов перемещения анода и анодной рамы. Все эти основные элементы свойственны в том или другом конструктивном оформлении электролизерам с самообжигающимися анодами и верхним токоподводом.

Ошиновка электролизера

Ошиновка является токонесущим элементом конструкции электролизера и состоит из двух частей — анодной и катодной. Электролизеры, располагаемые рядами один за другим, соединены токопроводами из алюминиевых шин различного сечения и включены в электрическую цепь последовательно: катодные шины одного электролизера соединены с анодными шинами другого. Группа электролизеров, объединенная в одну цепь, называется серией.

В анодную часть ошиновки входят гибкие пакеты, анодные стояки и уравнительные шины, от которых ток при помощи специальных контактов передается к штырям. Катодная часть ошиновки состоит из гибких лент - катодных спусков, отводящих ток от катодных стержней подины, и катодных шин.

Существует много схем устройства шинопроводов электролизеров. Выбор схемы ошиновки зависит от типа электролизера, его мощности и расположения в корпусе. При выборе ошиновки следует руководствоваться следующими данными: оптимальная плотность тока в ошиновке, наименьшее влияние взаимодействия магнитных полей на процесс электролиза и возможность быстрого отключения и подключения в электрическую печь одного электролизера без нарушения работы остальных.