Теоретические основы электролитического производства алюминия
Содержание
Введение…………………………………………………………………………...3
1. История завода………………………………………………………………….4
2. Производственная структура завода……………...…………………………...5
3. Электролизное производство: сырье, технологическая схема, конструкция и работа электролизера с ВТ. ………………………………………………………6
4. Производство анодной массы: сырье, технологическая схема, основное оборудование…………………………………………………………………….10
5. Литейное производство: технологическая схема, оборудование продукция………………………………………………………………………...146. Производство вторичного криолита: сырье, технологическая схема, качество криолита……………………………………………………………….18
Заключение……………………………………………………………………….28
Список используемой литературы……………………………………………...30
Введение
В соответствии с учебным планом я проходил учебную практику на Новокузнецком алюминиевом заводе, ОАО Русал-Новокузнецк с 29.06.15 по 12.07.15.
Целью прохождения практики является ознакомление с организацией алюминиевого производства, задачами, функционированием и техническим оснащением предприятий отрасли; изучение производственной структуры производственного объекта, его техническим оснащением, спецификой выполняемых работ, технологическими процессами, входящими в производственный цикл; получение первичных профессиональных навыков по специальности.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• изучить историю Новокузнецкого алюминиевого завода;
• ознакомиться с производственной структурой «Новокузнецкий алюминиевый завод» (НКАЗ);
•изучить электролизное производство;
• рассмотреть производство анодной массы;
• изучить особенности литейного производства;
• изучить производство вторичного криолита.
История завода
Новокузнецкий алюминиевый завод (НКАЗ) — предприятие цветной металлургии, расположено в городе Новокузнецке Кемеровской области. Полное название — открытое акционерное общество «Новокузнецкий алюминиевый завод», в латинской транскрипции — Joint Stock Company «Novokuznetsk Aluminium Plant».
Входит в состав крупнейшей в мире алюминиевой компании «Российский алюминий». Является пятым по величине производителем алюминия в России.
Датой рождения завода принято считать 7 января 1943 года, когда был выплавлен первый сибирский алюминий.
В годы Великой Отечественной войны завод выдал около 28 тыс. тонн алюминия. Каждый второй советский штурмовик, истребитель и бомбардировщик были сделаны из Кузнецкого алюминия.
В 1993 году государственное предприятие НКАЗ было преобразовано в акционерное общество открытого типа «Новокузнецкий алюминиевый завод», с 1997 по 2001 завод входил в состав Микома, а с 2001 года ОАО «Новокузнецкий алюминиевый завод» входит в состав Компании РУСАЛ (с марта 2007 года — «Российский алюминий»).
В 2001 году завод получил сертификат соответствия системы менеджмента качества требованиям международного стандарта ISO 9001.
В 2006 году завод получил сертификат соответствия системы менеджмента качества требованиям международного стандарта ISO 16949.
В 2007 году завод получил сертификат соответствия системы экологического менеджмента качества требованиям международного стандарта ISO 14001.
Производственная структура завода
Новокузнецкий Алюминиевый Завод (НкАЗ) расположен в г. Новокузнецке Кемеровской области. Производственные мощности НкАЗ располагаются на двух промышленных площадках (НкАЗ-1 и НкАЗ-2).
Производственные мощности завода включают:
• производство анодной массы (2 участка подготовки анодной массы – УПАМ-1,2);
• электролизное производство алюминия (6 серий электролиза в составе 11 корпусов - ЭП-1, 2);
• литейное производство (2 литейных отделения – ЛО-1, 2);
• газоочистку, пылеулавливание и производство вторичных фтористых солей.
Поставки основных видов сырья (глинозема, фтористого алюминия, криолита, нефтяного кокса и каменноугольного пека) на ОАО «РУСАЛ Новокузнецк» осуществляются из России, Украины, Казахстана, Туркмении, Аргентины, Индии и Китая.
Основные характеристики предприятия:
| - мощность | 271 000 тонн в год |
| - средневзвешенный удельный расход глинозема | 1 924 кг/т |
| - электроэнергия технологическая | 15 321 кВт.ч./тн |
| - выход по току | 89,05 % |
| - среднесписочная численность | 4 985 чел. |
| - выработка на 1 человека | 59,66 т/чел. |
На учебной практике мы посетили литейный цех, участок по производству анодной массы, а так же центральную заводскую лабораторию (ЦЗЛ).
Электролизное производство: сырье, технологическая схема, конструкция и работа электролизера с ВТ
Теоретические основы электролитического производства алюминия
Сущность электролитического метода получения алюминия заключается в следующем. Глинозем растворяется в расплавленном криолите, в котором он диссоциирует на ионы, что в упрощенном виде можно представить реакцией
Al2O3 « 2Al3+ + 3O2-.
Другие компоненты электролита также диссоциируют на ионы. В соответствии с величинами разрядных потенциалов на электродах будут разряжаться ионы Al3+ и O2-.
На катоде: 2Al3+ + 6e = 2Al;
На аноде: 3O2- - 6e + 1,5C = 1,5CO2.
Суммарный процесс в электролизе:
Al2O3 + 1,5C = 2Al + 1,5CO2.
Второй закон термодинамики утверждает, что система переходит самопроизвольно из первого состояния во второе, если во втором состоянии энергия Гиббса меньше чем в первом. Между тем, для реакции
Al2O3 + 3C(1 состояние) = 2Al + 3CO(2 состояние)
отличие между энергиями Гиббса второго и первого состояний при достаточно высокой температуре 1000 0С составляет +1090 кДж, и только при высоких температурах более 2000 0С разность становится отрицательной.
Процесс протекающий в электролизере, состоит в электролитическом разложении глинозема, растворенного в электролите. На жидком алюминиевом катоде выделяется алюминий, который периодически извлекается из ванны и направляется в литейное отделение. Суммарная реакция в электролизере, может быть представлена уравнением
Al2O3 + хC = 2Al + (2х-3)CO +(3-х)CO2
Таким образом, в процессе электролиза расходуется только глинозем и углерод анода, а также электроэнергия, необходимая для разложения глинозема и для поддержания необходимой температуры электролита.
Из опыта работы алюминиевых заводов Сибири (САЗ, ХАЗ, КрАЗ, БрАЗ, НкАЗ, ИркАЗ) для получения 1т алюминия необходимо:
Глинозема, кг 1915-1930
Углерода анода, кг 450-600
Фторидов, кг 15-45
Электроэнергии (в переменном токе), кВт*ч 13750-15700.