Рц = Рс _* n (55)

Рц = 76076,56 * 3 = 228229,68 т

Удельный расход электроэнергии W, кВт*ч/т рассчитывается по формуле:

(56)

кВт*ч/т

Выход по энергии г/кВт*ч

(57)

г/(кВт*ч)

2. Описательная часть

2.1 Поведение примесей при электролизе

В процессе электролиза содержание примесей относительно постоянно и изменяется во времени на незначительную величину, как и содержание добавок к электролиту. Введение различных добавок в промышленные электролиты необходимо для снижения температуры его плавления и улучшения его других физико-химических свойств. Отрицательным свойством всех добавок и примесей является значительное снижение растворимости глинозема в электролите, что осложняет обслуживание электролизеров.

Вместе с исходными материалами - глинозёмом, фтористыми солями, золой анодов, а также вследствие разрушения отдельных элементов ванны в электролит попадают примеси: Na₂O, CaO, SiO₂, TiO₂, H₂O, соединения железа и другие.

Ведут они себя при электролизе по-разному. Одни из них вызывают загрязнение получаемого металла, другие вступают в химическое взаимодействие с криолитом. При этом изменяется состав электролита и образуются фтористые газообразные соединения, что вызывает потери фтора и загрязнение атмосферы цеха.

1) Na₂O попадает в электролит с глинозёмом и фторсолями, в результате электролит обогащается фтористым натрием и нарушается криолитовое отношение

2Na₃AlF₆+3Na₂O=12NaF+Al₂O₃

2)CaO тоже попадает с глинозёмом и фторсолями, химически взаимодействует с криолитом

2Na₃AlF₆+3CaO=6NaF+Al₂O₃+3CaF₂

Появляется фтористый кальций. Так как он вводится специально для улучшения свойств электролита, то небольшая примесь окисей кальция не считается вредной

3) SiO₂ попадает с глинозёмом, фторсолями и золой анода. Действие:

а) металлотермически восстанавливается алюминием. Восстановленный кремний переходит в жидкий алюминий и загрязняет его:

3SiO₂+4Al=3Si +2Al₂O₃

б) образует карбид

Карбид кремния образовавшийся в результате реакций:

3SiO₂+Al₄C₃=2Al₂O₃+3SiC или

Si+C=SiC

откладывается на подине электролизёра, увеличивая её омическое сопротивление.

в) химически взаимодействует с криолитом

3SiO₂ + 4Na₃AlF₆ = ^3SiF₄ + 12NaF + 2Al₂O₃

Образовавшийся четырёхфтористый кремний обладает высокой упругостью паров и улетучивается из ванны, вызывая потери фтора и обогащение электролита фтористым натрием (увеличивается КО).

4) TiO₂ появляется в электролите с глинозёмом. Действие:

а) металлотермически восстанавливается алюминием

3TiO₂+4Al=3Ti+2Al₂O₃

восстановленный титан загрязняет алюминий

б) химически взаимодействует с криолитом

3TiO₂+4Na₃AlF₆= ^3TiF₄+2Al₂O₃+12NaF

Образовавшийся четырёхфтористый титан улетучивается из ванны, вызывая потери фтора и обогащение электролита фтористым натрием.

5) H₂O наиболее вредная примесь попадаетс глинозёмом и фторсолями, поэтому их засыпают на корку, где они подсушиваются и подогреваются. Действие:

а) химическое взаимодействие с криолитом. Электролит обогащается фтористым натрием. Выделяется газообразный фтористый водород, который отравляет атмосферу цеха и вызывает потери фтора.

2Na₃AlF₆ +3H₂O = 6NaF+Al₂O₃ + ^6HF

б) электролитическое разложение. На катоде выделяется водород, растворяется в катодном металле и загрязняет его

6) Сульфаты (в виде сульфата натрия) попадают с глинозёмом и фторсолями, химически взаимодействуя с криолитом в присутствии углерода. Влияние: электролит обогащается фтористым натрием и выделяется вредный сернистый газ в атмосферу

3Na₂SO₄+2Na₃AlF₆+3C=12NaF+3CO+ ^3SO₂+Al₂O₃

7) Fe (в виде окислов Fe₂O₃, FeO) попадает в электролит со всеми видами сырья, в результате растворения рабочего инструмента и отдельных элементов ванны. Металлотермически восстанавливается алюминием и полностью переходит в катодный алюминий, загрязняя его.

8) Cu, Zn попадают в электролит со всеми видами сырья при зачистке контактов ошиновки ванны. Они более электроположительны, чем алюминий, поэтому восстанавливаются алюминием и переходят в расплавленный металл, загрязняя его.

9) Окислы Р, V, Мn (P₂O₅, V₂O₅ и др) попадают с глинозёмом, и металлотермически восстанавливаются алюминием. На восстановление этих многовалентных элементов расходуется электричество, что снижает выход по току алюминия. Восстановленные ванадий и марганец переходят в алюминий, загрязняя его. Восстановленный фосфор улетучивается из электролизера в атмосферу корпуса.

Таким образом, практически все примеси, попадающие в электролит, оказывают отрицательное влияние на процесс электролиза. Это заставляет предъявлять очень высокие требования к чистоте исходных материалов и тщательно соблюдать технологию, чтобы не допустить попадания примесей в электролит и металл.

2.2 Атомно-эмиссионный спектральный анализ

Атомно-эмиссионным спектральным анализом называется метод определения химического состава, основанный на изучении атомных спектров вещества, возбуждаемых в горячих источниках света. Спектр-излучение, разложенное по длинам волн, заключает в себе информацию о качественном и количественном составах анализируемого объекта.

На металлургических предприятиях до 70% всех анализов проводят этим методом. Такое широкое распространение атомно-эмиссионного анализа обусловлено его универсальностью, возможностью определения многих элементов одновременно, высокой чувствительностью. Современные варианты спектрального анализа имеют хорошие метрологические характеристики. Этот метод позволяет определять до 80 элементов. При анализе расходуются очень малые количества вещества.

В качестве стандартного спектра чаще всего используют спектр железа, имеющий характерные группы линий в разных областях длин волн. Спектр железа является удобной шкалой длин волн в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. Для анализа алюминия небольшие содержания железа очень важны, так как улучшают марку.

Определение длин волн спектральных линий при решении вопросов качественного анализа ведется с помощью приборов, называемых спектрографами. В большинстве спектрометрических методов концентрацию определяемого элемента устанавливают путем сравнения интенсивности спектральных линий исследуемой пробы и стандартных образцов с известным содержанием этого элемента.

С аналитической точки зрения очень важным является вопрос о влиянии сопутствующих элементов на интенсивность аналитических линий определяемого элемента.

2.3 Безопасность труда в ЦЗЛ

Создание здоровых и безопасных условий труда, его облегчение, является главной задачей руководства завода. Вопросы охраны труда, охватывают ряд правовых, организационных и технических задач. Все они направлены на улучшение технико-экономические показатели алюминиевой промышленности, значительно облегчить и обезопасить труд рабочих, что способствует значительному снижению производственному травматизму и профзаболеваниям. Также большое внимание уделяют мерам пожарной безопасности. Так как в алюминиевом производстве основные технологические процессы сопровождаются горячими расплавами электролита, алюминия и сплавов на его основе. По мимо этого на заводе много различного оборудования работающего на повышенном напряжении. Хранятся и используются горюче-смазочные материалы.

Общие требования пожарной безопасности в зданиях лабораторий ЦЗЛ обязательна для исполнения всем персоналом лабораторий, прибывшими на производственное обучение или практику учащимися и студентами, временными работниками и работниками сторонних организаций, выполняющих по договору подряда.

Каждый вновь принятый на предприятие работник, а также учащиеся и студенты, прибывшие на производственное обучение или практику, обязаны пройти вводный инструктаж по пожарной безопасности, первичный инструктаж по пожарной безопасности на рабочем месте по "Инструкции о мерах пожарной безопасности ИПБ 2-2002", "Инструкции о мерах пожарной безопасности ЦЗЛ". Отметка о прохождении первичного инструктажа делается должностным лицом, проводившим инструктаж, в личной карточке рабочего либо в "Журнале учета инструктажей по пожарной безопасности" при проведении инструктажа с ИТР.

3. Организационно - экономическая часть

3.1 Организационная структура проектируемого цеха

Данный курсовой проект предусматривает расчёт оборудования электролизного цеха, состоящего из трех серий. В результате расчета были получены следующие данные. Для реализации проекта понадобится 564 электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом. Тогда в каждой серии разместится по 188 электролизёров. Рабочих электролизеров в этом цехе 561, число ванн, подлежащих капитальному ремонту 3

При силе тока 157 кА и выходе по току 88,3 % выход алюминия- сырца на одну ванну в сутки составляет 1,1136 тонн.

В трех сериях за год выпуск алюминия- сырца составляет 228229,68 тонн. Среднее напряжение на один электролизёр с верхним токоподводом составляет 4,325 В. Удельный расход электроэнергии составляет 14621,37 кВт*ч /т.

3.2 Расчет производственной программы

На основании расчётных данных производственная часть приведена таблице 4.

Таблица 4 Показатели цеха.

Список использованных источников

1. Троицкий И.А. Железнов В.А. 2-е издание, дополненное и переработанное Металлургия алюминия. М.: Металлургия - 1984 .

2. Минцис М.Я., Поляков П.В. Электрометаллургия алюминия. - Новосибирск: Наука, 2001

3. Сушков А.И., Троицкий И. А. Металлургия алюминия. - М.: Металлургия - 1965.

4. Янко Э.А. Производство алюминия в элекролизерах с верхним токоподводом. - М.: Металлургия - 1976.

5. Деев П.З. техника безопасности в производстве алюминия. - М.: - Металлургия - 1978.

6. Инструкция по охране труда для работающих в подразделениях ОАО "КрАЗ", ИОТ №1-04, ОАО "КрАЗ", 2004.

7. Инструкция о мерах пожарной безопасности ЦЗЛ.

8. Технико-экономический вестник "Русского алюминия", №12, сентябрь 1998

9. Сборник нормативных документов по ОТ и ТБ ОАО КрАЗ

Размещено на Allbest.ru