Влияние электролита различного состава на удельный расход образцов обожженных анодов при электролитическом получении алюминия

Рисунок 1.24-- Графики зависимости концентрации СО и СО₂, % об. от времени, выводимые на экран монитора

Газовая линия состоит из сосуда Дрекселя с хлоридом кадмия (6), соединённого с U-образной кварцевой трубкой с хлоридом кальция (7).

Хлорид кадмия необходим для улавливания фторидов, выделяющихся в процессе электролиза, для предотвращения разрушения стеклянных трубок, и кюветы в газоанализаторе фторидами, а хлорид кальция необходим для улавливание влаги из газов, которые поступают в газоанализаторы, т.к наличие влаги в газоанализаторах приводит к погрешностям в показаниях.

Шланг от U-образной трубки подсоединяется к входу верхнего газоанализатора (9), его выход соединяется с входом нижнего газоанализатора (9), при этом в газопровод у входа к верхнему газоанализатору подсоединяется термометр (8) для измерения температуры отходящих газов. Выход нижнего газоанализатора подсоединяется к водоструйному насосу (11), создающему в линии необходимое разрежение, равное 0,025 кгс/см². Для контроля разряжения между водоструйным насосом и газоанализаторами подсоединяется манометр (10).

С помощью источника постоянного тока (2) и подсоединенного к нему амперметра (класс точности 2,5) (3), который измеряет значение силы тока, устанавливается требуемая сила тока, при которой проводится процесс электролиза.

Электролитическая ячейка (рис. 1.25) состоит из корундового корпуса, закрытого сверху металлической крышкой с отверстием в центре и приваренными металлическими трубками по бокам. Внутрь ячейки через центральное отверстие в крышке помещается стальной токоподвод с закрепленным на конце образцом анода. Образец анода с боков защищен от сгорания корундовым чехлом, а сверху засыпан слоем глинозема. Данная анодная конструкция помещается в графитовый стакан. Главным требованием к электролитической ячейке является ее полная герметичность.

Образец анода (D=40 мм, l=50 мм) взвешивается и накручивается на заранее очищенный стальной токоподвод (l=700 мм). Затем на анод надевается чехол, представляющий собой корундовую трубку (l=40 мм). Сверху образец засыпается глиноземом. Контроль температуры в ячейке осуществляется с помощью хромель-алюмелевой термопары, помещенной в электролит между ячейкой и графитовым стаканом.

Рисунок 1.25 - Электролитическая ячейка: а) - схема: 1- стакан из нержавеющей стали; 2- засыпка из графитовой крошки; 3- графитовый стакан; 4- корундовый корпус; 5- стальной токоотвод; 6- металлические трубки; 7- образец анода; 8- засыпка из глинозёма; 9- корундовый чехол; 10- стальной токоподвод; 11- металлическая крышка; б) - фотография

После полного остывания производится взвешивание анодного остатка, затем он дожигается при температуре 600 °С.

На основании полученных данных рассчитывается общее количество израсходованного анодного образца, количество газифицировавшегося углерода и количество углерода в пене.

1.2.1 Подготовка оборудования к эксперименту по расходу анода

При подготовке к выполнению измерений проводят следующие работы:

1) сборка электролитической ячейки;

2) подготовка к работе газовой линии;

3) подготовка установки к эксперименту.

Сборка электролитической ячейки

Главным требованием к электролитической ячейке является ее полная герметичность, что достигается использованием для скрепления деталей высокотемпературной клеящей мастики. Так как время полного высыхания мастики составляет 24 часа, монтаж ячейки рекомендуется производить за 2-3 дня до проведения эксперимента, что дает возможность нанести мастику в несколько слоев и хорошо ее просушить. Многослойное нанесение мастики снизит возможность разрушения места склейки при воздействии высокой температуры во время опыта и разгерметизации ячейки.

Корундовый корпус ячейки рекомендуется делать сборным из двух трубок, так как такое соединение лучше выдерживает высокую температуру, в то время как соединение трубка-стальная крышка будет находиться над шахтой печи в низкотемпературной зоне.

Образец анода взвешивается и накручивается на заранее очищенный стальной токоподвод. Затем на анод надевается чехол, представляющий собой корундовую трубку. Сверху образец засыпается глиноземом, при этом нет необходимости делать толстый слой глинозема, так как он быстро пропитывается парами электролита, затвердевает и создает хорошую защиту от выгорания углерода.

Для того чтобы выставить нужное МПР, на ровную поверхность ставится цилиндр из любого твердого материала, имеющий диаметр немного меньше внутреннего диаметра ячейки и высоту - 4 см, равную межполюсному расстоянию. На цилиндр устанавливается анод с токоподводом и накрывается сверху корпусом ячейки так, чтобы токоподвод попал в центральное отверстие крышки корпуса. Данную операцию надо проводить особенно осторожно, так как крышка от удара о стальной штырь может отвалиться. После установки токоподвода, он приклеивается к крышке на мастику. Следует обратить особое внимание на строго вертикальное расположение анодного устройства.

Подготовка к работе газовой линии

В сосуд Дрекселя наливается дистиллированная вода объемом 300 мл, в которой затем растворяется 40-50г хлорида кадмия. Сильно концентрированным раствор хлорида кадмия делать не рекомендуется, так как при этом возможно образование кристаллов внутри трубки, которые ее забивают и в дальнейшем препятствуют выходу анодных газов. Раствор служит для улавливания фторидов, сернистого газа и взвешенных примесей.

Улавливание фторидов необходимо для предотвращения разрушения стеклянных трубок газоанализатора фторидами.

После сосуда Дрекселя в газовую линию подключается U-образная трубка, заполненная хлоридом кальция для поглощения влаги. При этом U-образная трубка плотно закрывается резиновыми пробками с трубками.

Шланг от U-образной трубки подсоединяется к входу верхнего газоанализатора, его выход соединяется с входом нижнего газоанализатора.

Газоанализаторы необходимо включать не позднее, чем за 30 минут до начала проведения эксперимента, чтобы дать им прогреться.

Подготовка установки к эксперименту

Включается печь. На блоке управления с регулятором МИНИТЕРМ 400.31 задается требуемая температура в печи. Внутрь шахты помещается шамотный кирпич, на который устанавливается стальной стакан с токоотводом. Внутри стального стакана находится графитовый стакан. После помещения стального стакана в шахту печи, сверху на него кладется шамотная «пробка», имеющая посередине отверстие для установки электролитической ячейки и контрольной термопары. К отверстию в токоотводе при помощи болта с шайбой прикручивается электрический провод.

Внутрь графитового стакана с помощью длинной кварцевой трубки насыпается растолченный электролит, после чего отверстие в шамотной «пробке» закрывается шамотным кирпичом, а шахта сверху - каолиновой ватой. Это делается для минимизации неизбежных потерь тепла при нагреве печи.

К анодному токоподводу присоединяется электрический провод от источника постоянного тока, на трубки металлической крышки надеваются газопроводные шланги. К шлангу, идущему от баллона с аргоном, подключается расходомер-регулятор газового потока «El-Flow». В местах контактов прикрепляются зажимы-«крокодилы» вольтметра, после чего установка готова к работе.

1.2.2 Проведение эксперимента

При расплавлении электролита на дно графитового стакана устанавливается электролитическая ячейка. Перед установкой ячейки непосредственно в электролит необходимо выдержать ее некоторое время при высокой температуре над расплавом, чтобы дать возможность прогреться. В противном случае возможно растрескивание корундового корпуса ячейки. Рядом с ячейкой в расплав помещается хромель-алюмелевая термопара в корундовом кожухе, подключенная к блоку управления с регулятором - МИНИТЕРМ 400.31. Щель между шамотной «пробкой» и корпусом ячейки лучше утеплить каолиновой ватой, чтобы уменьшить тепловую нагрузку на место склейки и общие потери тепла из шахты.

Перед началом эксперимента включается водоструйный насос, при этом напор воды увеличиваем до тех пор, пока стрелка на манометре не остановится на отметке 0,025 кгс/см².

Вся система продувается аргоном. Для этого на пульте управления «El-Flow» выставляется скорость потока аргона, соответствующая расходу газа 200 мл/мин.

Рекомендуется подачу аргона начинать до установки ячейки, что предотвратит сгорание углерода анода при высокой температуре.

На компьютере запускается программа «LabVIEW», которая осуществляет автоматическую запись таких данных, как время электролиза, концентрацию СО, СО₂ и отношение СО к СО₂. Также во время работы программы осуществляется непрерывное построение концентрационных графиков газов СО и СО₂ во времени.

Частоту регистрации данных можно выбрать любую, в наших экспериментах мы взяли 15 секунд.

Подача тока осуществляется при помощи источника постоянного тока, при этом на подключенном в электрическую цепь амперметре выставляется необходимая сила тока. На начальном этапе возможно повышенное напряжение на ячейке, которое постепенно падает в течение нескольких минут, ток при этом выравнивается.

Электролиз проводится в течение 12 часов. После проведения эксперимента прекращается подача тока, а вся система продувается аргоном до достижения в системе концентрации СО и СО₂ близких к нулю. Шланги и электрический провод от ячейки отсоединяются, сама ячейка вынимается из печи и устанавливается в пожаробезопасном месте на шамотный кирпич. Из шахты вынимается шамотная «пробка». Стальной стакан достается из шахты, расплав из него сливается в металлическую изложницу, которую рекомендуется перед этим прогреть (например, поставив на металлический стакан, пока он еще находится в печи). Печь отключается.

После полного остывания производится взвешивание анода. Как правило, анод извлекается из ячейки только после полной ее разборки.

Образец снимается с токоподвода над листом бумаги и взвешивается вместе с осыпавшимся на лист материалом.

После взвешивания анод помещается в керамический тигель и сжигается при температуре 600 ^оС в течение 12 и более часов (пока не сгорит весь углерод). Для ускорения дожигания анода его необходимо раздробить в металлической ступке. При большей температуре дожига, 700^оС и более, возможно испарение части солей, находящихся на аноде, что вносит ошибку в результаты эксперимента.

1.2.3 Обработка полученных экспериментальных данных

Перед началом опыта образец анода взвешивается, и начальная масса анода заносится в компьютер.

Начальная масса углерода , г, содержащегося в аноде, находится по формуле:

, г,(1.10)

Где С_зола - содержание золы в аноде, % масс.

Во время проведения опыта значения концентрации СО₂, С_СО2, %об., и концентрации СО, С_СО, %об., записываются программой в отдельный файл, который по завершению опыта преобразуется в файл MS Excel, что позволяет обрабатывать содержащиеся в нем данные, представленные таблицей

Время	Время электролиза	Температура	СО	СО2	СО/СО2
[мин]	[мин]	[oC]	[%]	[%]	[%/%]

После завершения опыта анод снимается с анододержателя и взвешивается вместе с налипшей солью, глиноземной засыпкой и корундовым кольцом, если последнее нельзя осторожно удалить. Это масса загрязненного анода - , г. Затем анод помещается в керамический тигель и выдерживается в открытой печи до полного сгорания углерода при температуре 600 ^оС. Масса полученного остатка вычитается из , чтобы найти конечную массу углерода анода , г. Убыль массы углерода анода , г, находится из разности и .

Общий объем газа, проходящий через газоанализаторы за время между измерениями (которое устанавливается в программе «СО.vi» и по умолчанию равно 1 мин), определяется по формуле:

(1.12)

Где С_ar - удельный расход аргона, л/мин.

Объем газа СО₂, прошедший через газоанализаторы за время между измерениями, находится по формуле:

.(1.13)

Объем газа СО, прошедший через газоанализаторы за время между измерениями, находится по формуле:

.(1.14)

Масса газа СО₂ этого объема равна

.(1.15)

Масса газа СО этого объема равна

.(1.16)

Количество углерода, перешедшего в СО₂, находится по формуле:

(1.17)

Количество углерода, перешедшего в СО, находится по формуле:

(1.18)

Общее количество газифицировавшегося углерода , г, находится как сумма и .

Масса образовавшейся пены находится по формуле:

= - , г.(1.19)

Теоретический расход углерода находится по формуле:

, г,(1.20)

где- время проведения электролиза, час;

I - сила тока электролиза, А.

Для удобства дальнейших вычислений находится практический расход в процентах от теоретического , %:

.(1.21)

Общий расход углерода на 1 т алюминия находится по формуле:

, кг.(1.22)

Масса газифицировавшегося углерода на 1 т алюминия :

, кг.(1.23)

Масса полученной пены на 1 т алюминия :

, кг. (1.24)

1.3 Результаты экспериментов

В ходе научно-исследовательской работы было проведено 7 опытов, исследованы образцы обожженных анодов Новочеркасского электродного завода (опыты 1-6) и экспериментальные аноды с добавлением графита (опыт 7), физико-химические свойства этих анодов приведены в табл. 1.8

Таблица 1.8 - Физико-химические свойства анодных образцов

Производитель	Экспериментальные аноды с добавлением графита	ОАО «НЭЗ»
Действительная плотность, г/см3	2,045	2,05
Кажущаяся плотность, г/см3	1,647	1,63
Прочность на сжатие, МПа	481,7	40,9
Удельное электросопротивление, мкОм*м	54	55,0
Окисляемость, мг	24,7	32,0
Осыпаемость, мг	3,3	10,0
Содержание золы, %	0,3	0,39
S, %	0,89	1,49
Fe, %	0,026	0,06
Si, %	0,054	0,07
V, %	0,011	0,018
Na, %	0,017	0,033

Исследование удельного расхода анода проводилось при постоянной плотности тока 1,2 А/см², температуре электролиза 960⁰С, межполюсным расстоянием равным 4 см в электролите различного состава, масса которого составляла 700 г. Время проведения эксперимента составляло 11-12 часов. Данные о составе электролита представлены в табл. 1.9.

Таблица 1.9 - Состав электролитов при проведении исследований

№ опыта	Содержание добавок в электролит, % масс.	КО
	AlF3 изб	CaF2	LiF	MgF2	KF	Al2O3
1	3,9	5,0	2,1	-	4,7	8,4	2,65
2	4,17	5,0	2,1	0,5	-	7,76	2,67
3	10,08	5,0	2,1	0,5	4,7	8,3	2,2
4	5,9	5,0	2,1	0,5	4,7	8,5	2,5
5	7,9	5,0	2,1	0,5	4,7	8,4	2,35
6	4,0	5,0	2,1	0,5	2,1	8,2	2,65
7	9,3	6,0	-	-	-	8,25	2,3

По результатам исследований получены данные по расходу анодов, которые представлены в табл. 1.10

Таблица 1.10 - Данные по электрохимическому расходу анода

№ опыта	Время электролиза, ч	Общий расход углерода, %	Общий расход углерода, кг/т Al	Углерод газифицировав шийся, кг/т Al	Углерод в электролите, кг/т Al
1	11,92	107	356	352	4
2	7,75	133	445	383	62
3	11,77	127	422	376	43
4	11,37	117	389	368	21
5	10	132	439	393	46
6	3,53	117	391	367	24
7	11,43	140	467	396	71

На рис. 1.26-1.39 представлены графики изменения зависимости концентрации СО и СО₂, % (об.), от времени по проведенным опытам с различными составами электролитов.

Рисунок 1.26 - График зависимости СО от времени, по результатам опыта № 1

Рисунок 1.27 - График зависимости СО₂ от времени, по результатам опыта № 1

Рисунок 1.28 - График зависимости СО от времени, по результатам опыта № 2



Рисунок 1.29 - График зависимости СО₂ от времени, по результатам опыта № 2

Рисунок 1.30 - График зависимости СО от времени, по результатам опыта № 3

Рисунок 1.31 - График зависимости СО₂ от времени, по результатам опыта № 3



Рисунок 1.32 - График зависимости СО от времени, по результатам опыта № 4

Рисунок 1.33 - График зависимости СО₂ от времени, по результатам опыта № 4

Рисунок 1.34 - График зависимости СО от времени, по результатам опыта № 5



Рисунок 1.35 - График зависимости СО₂ от времени, по результатам опыта № 5

Рисунок 1.36 - График зависимости СО от времени, по результатам опыта № 6

Рисунок 1.37 - График зависимости СО₂ от времени, по результатам опыта № 6



Рисунок 1.38 - График зависимости СО от времени, по результатам опыта № 7

Рисунок 1.39 - График зависимости СО₂ от времени, по результатам опыта № 7

Из представленных графиков видно, что с течением времени концентрация газа СО₂ уменьшается, а концентрация газа СО увеличивается. Это объясняется тем, что реакция Будуара протекает преимущественно на пористой поверхности, а со временем анод становится более газопроницаемым и пористым, что способствует проникновению СО₂ в тело анода.

На основе данных по результатам опытов 1 - 6, представленных в табл. 1.10 видно, что максимальный расход для образцов анода НЭЗ достигается при снижении криолитового отношения и содержания добавки KF в электролите. С увеличением криолитового отношения до 2,67, при постоянном содержании KF 4,7% масс, происходит уменьшение расхода анода. Минимальный расход образца анода был достигнут в опыте № 1 при криолитовом отношении 2,65. При последующем снижении криолитового отношения и содержании добавок в электролите, за исключением CaF₂, наблюдалось повышение расхода анода.

Аналогичный опыт был проведен и с образцом анода с добавлением графита, данные по опыту 7 (табл. 1.10). По полученным опытным данным видно, что данный образец анода имеет самый высокий показатель по расходу.

На рис. 1.40-1.42 представлены графики зависимости содержания углерода в электролите, количество газифицировавшегося углерода и общего расхода анода в зависимости от состава электролита для анодов.

Рисунок 1.40 - График зависимости газифицировавшегося углерода от криолитового отношения

Рисунок 1.41 - График зависимости содержания углерода в электролите от криолитового отношения



Рисунок 1.42 - График зависимости общего расхода анода от криолитового отношения

Из рис. 1.42 видно, что минимум в расходе анода достигается при криолитовом отношении 2,65.

Исследователи Ветюков [12] и Двинин [13] в своих работах установили тенденцию снижения расхода анода при увеличении криолитового отношения электролита. Так, при криолитовом отношении, равном 2,5, расход анода составил приблизительно 460 кг/т Al.

Зависимость увеличения расхода анода при низком криолитовом отношении объясняется тем, что образующийся газ, состоящий из СО и СО₂, собирается в пузырьки и выделяется из-под анода. Велика вероятность того, что часть газа остается в многочисленных углублениях, имеющихся на подошве анода, где образование пузырьков газа меньше. Наличие разрозненных газовых включений на подошве анода приводит к неравномерному его сгоранию. Быстрее сгорают незащищенные газом участки. Если анод хуже смачивается электролитом, то он лучше смачивается газом. В этом случае пузырьки газа в углублениях удерживаются и неравномерность сгорания анода усиливается. В случае хорошего смачивания анода электролитом последний вытесняет газовые пузырьки из углублений, и анод горит равномернее. Таким образом, увеличение криолитового отношения ведет к уменьшению межфазного натяжения, что способствует снижению расхода углерода.

По результатам опытов, проведенных в лабораторных условиях, на электролитической ячейке установлена зависимость снижения расхода анода при увеличении криолитового отношения электролита, минимальное значение расхода анода было при к.о. равным 2,65. Понижение криолитового отношения (добавка избытка AlF₃) приводит к увеличению межфазного натяжения на границе электролит -- анод, что вызывает неравномерное сгорание анода и повышенный расход углерода.

На рис. 1.43-1.45 представлены зависимости расхода анода от содержания добавки фторида калия в электролите

Рисунок 1.43 - График зависимости газифицировавшегося углерода от содержания KF в электролите

Рисунок 1.44 - График зависимости содержания углерода в электролите от содержания KF в электролите



Рисунок 1.45 - График зависимости общего расхода анода от содержания KF в электролите

Наряду с этим в исследованиях в качестве добавки в электролит применялся KF. Из приведенных выше графиков видно, что увеличение содержания добавки KF (до 4,7% масс.) в электролите приводит к снижению расхода анода. Данное соединение не рассматривалось ранее в качестве добавки к электролиту в исследованиях, проводимых различными авторами, возможно, потому что при контакте с углеродом проникает в его структуру и вызывает расширение, гораздо большее, чем при проникновении NaF, что является очень опасным для катодных блоков электролизера.

По данным исследований с помощью регрессионного анализа (приложение Ms Excel) были получены значения коэффициентов, при подстановке которых в уравнение, изменяя состав электролита, можно достаточно точно спрогнозировать расход анода при проведении дальнейших лабораторных исследований. Коэффициент множественной корреляции составил 0,91. Ошибка прогноза составляет 10 (+/-2) кг С/т Al.

(1.25)

где Р - удельный расход углерода, кг С/т Al;

C_MgF2 - содержание MgF₂ в электролите, % масс.;

C_KF - содержание KF в электролите, % масс.;

C_Al2O3 - содержание Al₂O₃ в электролите, % масс.;

CR - криолитовое отношение электролита.

На рис. 1.46 представлено наглядное сравнение показателей расхода образцов анода, использовавшихся в исследованиях

Рисунок 1.46 - Показатели расхода образцов анода по результатам проведенных опытов

Из рис. 1.46 видно, что у образцов анода предоставленных ОАО «НЭЗ» по сравнению с экспериментальными образцами анодов с добавлением графита крупностью 2-4 мм, расход имеет меньшую величину. В связи с тем, что зерна графита обладают меньшей реакционной способностью по сравнению с коксом-связующими и коксом-наполнителем, по мере протекания эксперимента анод выгорел на глубину зерна-наполнителя (графита), что в конце концов привело к выходу графита в пену. При визуальном осмотре образцов анодов с добавлением графита было выявлено, что частицы графита механически слабо связаны с телом анода, а также неравномерно распределены в объёме анода, что также могло быть причиной повышенного пенообразования за счет более быстрого отделения графита в электролит. В качестве рекомендации нужно отметить то, что при изготовлении анодов было бы лучше добавлять графит мелкой фракции. Это приведет к увеличению электропроводности. Мелкая фракция обладает большей реакционной способностью, а значит, анод в большей степени будет расходоваться на электрохимическую реакцию, что снизит выход углерода в пену.

По итогам проведения экспериментов наблюдается, что образцы анодов ОАО «НЭЗ» имеют меньший расход при протекании электролиза в различных по составу электролитах, минимальное значение составляет 356 кг/т Al. Низкий расход для данных образцов можно объяснить как качеством применяемого сырья (монококс, высокотемпературный пек), так и более совершенной технологией приготовления анодов (смешение, вибропрессование, обжиг). Также можно добавить то, что этот завод является профилирующим в области производства углеродных изделий.

Так как аноды ОАО «НЭЗ» показали себя с лучшей стороны, то необходимо более детальное изучение технологии производства и качества применяемого сырья для этих анодов. Изучение применяемых составов электролитов также может привести к снижению расхода анода при производстве алюминия.

В качестве завершения хочется добавить то, что если мы смогли в лабораторных условиях понизить расход анода, следовательно, аналогичного результата можно достичь и в промышленности, но для этого необходимо провести дополнительные исследования. Но следует сделать поправку на то, что при проведении исследований электролиз шел в атмосфере аргона, следовательно, нами не учитывалась статья горения углерода на воздухе.

Несмотря на то, что увеличение криолитового отношения и процентного содержания KF в электролите благоприятно сказывается на расходе анода, то есть снижает его. Это еще не означает прямого промышленного внедрения полученных результатов, так как при высоком криолитовом отношении возрастают потери металла, что соответственно ведет к снижению выхода по току; и содержание KF в электролите приводит к набуханию катодных блоков. На настоящий момент прибыль получаемая при работе электролизных ванн на низком КО, сполна покрывает все остальные расходы.

2. Безопасность жизнедеятельности

Выполнение требований охраны труда и техники безопасности при проведении научно-исследовательской работы является важнейшим фактором. Как правило, научно-исследовательская работа связана с рядом опасных и вредных факторов: наличием вредных веществ, электрического тока, высоких температур, теплового излучения и т.д. При работе с оборудованием для исследований и при проведении подготовительных операций возможны повреждения (травмы) и отравления организма. Для предотвращения нарушений техники безопасности и охраны труда необходимо проанализировать условия проведения исследовательской работы.

2.1 Анализ условий проведения эксперимента

2.1.1 Перечень потенциально опасных и вредных факторов

Разработка и опробование экспериментальной установки для определения удельного расхода углерода при электролизе криолит-глиноземного расплава проводились в лаборатории кафедры "Металлургии легких металлов и производство глинозема". Установка собиралась из приобретаемого и имеющегося на кафедре оборудования и материалов. В работе использовались образцы анодов, предоставленные ОАО «САЗ» и «НЭЗ».

Расплав, в котором проводится электролиз, состоит из фторида алюминия, фторида магния, фторида кальция, фторида натрия, фторида лития и глинозема.

В таблице 2.1 приведены опасные и вредные факторы при проведении научно-исследовательской работы.

Таблица 2.1--Перечень опасных и вредных факторов

Операция технологического процесса	Оборудование	Опасные факторы	Вредные факторы
		Электроток	Нагретые тела	Тепловое излучение	Пыль	Шум
1. Приготовление электролита	Аналитические весы	-	-	-	+	-
2. Работа экспериментальной установки	Газоулавливающая линия, печь сопротивления, электрохимическая ячейка	+	+	+	-	-
3. Работа вспомогательного оборудования	Вытяжка, компьютер, амперметр, газоанализаторы	+	-	-	-	+
4. Дожиг образца анода	Печь сопротивления, вытяжка	+	+	+	-	+

2.1.2 Физико-химическая и токсикологическая характеристика веществ

Для работы были использованы следующие вещества: фториды алюминия, кальция, лития и натрия, оксид алюминия, хлорид кальция. В ходе проведения опытов образуются новые вещества: криолит, фторид водорода, оксид и диоксид углерода. Рассмотрим влияние этих соединений на организм человека.

Фторид алюминия (AlF₃) - компонент электролита, представляет собой порошок белого или розоватого цвета, содержащий около 64,5 % F. Слабо растворим в воде, при нагревании возгоняется, не переходя в жидкое состояние.

Фторид кальция (CaF₂) - корректирующая добавка к электролиту, бесцветное кристаллическое вещество с содержанием 46 % F, практически нерастворимое в воде. Изменяет состав крови, оказывает негативное воздействие на белковые вещества в организме. При остром отравлении действует на центральную нервную систему и желудочно-кишечный тракт; на дыхательные пути не действует.

Фторид лития (LiF) - одна из наиболее эффективных добавок к электролиту, снижающая температуру его плавления. Представляет собой белый порошок, слабо растворимый в воде, содержит около 73 % F. При длительном воздействии на человека даже в малых концентрациях может вызвать флюороз.

Фторид натрия (NaF) - компонент электролита. Очень гигроскопичный белый порошок и поэтому поставляется в герметичных упаковках. Относится к ядовитым веществам, сильно токсичен, поражает центральную нервную систему, противоплазматический яд. При попадании в организм даже в количестве 16 мг он вызывает тошноту, а доза >0,25 г может привести к тяжелому отравлению.

Фторид магния (MgF₂) - добавка к электролиту, представляющая собой кристаллический порошок, плохо растворимый в воде. Токсичность MgF₂ и ПДК аналогичны LiF.

Фториды натрия и алюминия образуют комплексное соединение - криолит (Na₃AlF₆) - один из основных компонентов электролита. По внешнему виду - мелкокристаллический белый или сероватый порошок, комкающийся при сжатии. Ухудшает состав крови. При попадании внутрь организма вызывает тошноту, а при больших дозах возможно тяжелое отравление. При систематическом вдыхании пыли криолита могут возникнуть острые или хронические заболевания костей и зубов.

Все фториды в присутствии влаги способны гидрализоваться с образованием фторида водорода (HF), который сильно раздражает дыхательные пути, действует на кожу, вызывая ожоги.

Действие фторидов на организм человека характеризуется изменением в костной системе.

Глинозем (Al₂O₃) - основное сырье для производства алюминия. Это однородный, высоко абразивный мелкокристаллический порошок белого цвета, с высокими тепло- и электроизоляционными свойствами, не растворяется в воде. Примесями являются оксиды кремния, железа и некоторых щелочных металлов. От продолжительности контакта с пылью глинозема возможны поражения дыхательных путей и изменения в легких - алюминиевый пневмокониоз, фиброз и эмфизема легких.

Диоксид углерода (СО₂) - основной компонент анодных газов при электролизе - бесцветный газ, практически без запаха с кисловатым вкусом, тяжелее воздуха, при наличии кислорода он действует как наркотик, при отсутствии его как удушающий газ, раздражает кожу и слизистые оболочки, в относительно малых концентрациях возбуждает дыхательный центр, в очень больших угнетает его. В случае острых отравлений наблюдается головная боль, шум в ушах, сердцебиение, головокружение, обмороки, повышается кровяное давление. Хронических заболеваний газ не вызывает.

Оксид углерода (СО) - образуется в местах, где создаются условия для неполного сгорания углерод содержащих веществ. Это бесцветный газ, без вкуса и почти без запаха, чрезвычайно ядовит, не обладает раздражающими свойствами, в смеси с воздухом в определенных пропорциях может взрываться. Газ обладает способностью вытеснять кислород из окиси гемоглобина в крови с образованием карбоксигемоглобина, при этом кровь неспособна переносить необходимое количество кислорода из легких к тканям, в результате чего наступает удушье. При хроническом отравлении появляются мышечная слабость, быстрая утомляемость, одышка, головные и невралгические боли, расстройство сна, раздражительность.[31]

Хлорид кальция (CaCl₂) - твердое высокогигроскопичное вещество, хорошо растворимое в воде. У работающих с препаратом возникают трещины на коже рук.[32]

В табл. 1.2 приведены предельно-допустимые концентрации веществ в воздухе рабочей зоны, согласно ГОСТ 12.1.005-96 Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

Таблица 2.2--Предельно допустимые концентрации веществ [31-33]

Наименование вещества	Величина ПДКр.з., мг/м3
Пыль фторида алюминия Пыль фторида натрия Пыль криолита Фторид водорода Пыль глинозема Диоксид углерода Оксид углерода Хлорид кальция	1,0 1,0 1,0 0,5 6,0 Не предусмотрен 20 2,5

2.1.3 Характеристика помещения для проведения работ

Санитарно-гигиеническая характеристика

? Микроклимат

Понятие "метеорологические условия" включает: температура, скорость движения и относительная влажность воздуха. Длительное воздействие неблагоприятных метеорологических условий на человека приводит к ухудшению самочувствия, снижению производительности труда.

Между организмом человека и внешней средой происходят непрерывные процессы теплового обмена. При этом независимо от температуры окружающей среды температура тела человека сохраняется на уровне 36,5 - 37°С. Установлено, что предел возможности температур, при которых организм человека сохраняет жизнеспособность, относительно невелик. Смерть наступает при повышений температуры тела до 43°С и при падении ниже 25 - 27°С. Поэтому, температуру в рабочем помещении необходимо поддерживать на уровне, при котором человек чувствовал бы себя комфортно, т.е. не перегревался и не переохлаждался.

Влажность воздуха оказывает значительное влияние на теплообмен между организмом человека и окружающей средой. Повышенная влажность является неблагоприятным фактором, как в условиях жары, так и при низких температурах. Подвижность воздуха усиливает теплоотдачу организма, потому что увеличивается скорость испарения влаги с поверхности кожи человека.

Метеорологические условия воздушной среды в лаборатории приведены в табл. 1.3

Таблица 2.3--Метеорологические условия

Условия	Величина	Норматив	Оценка
Температура воздуха, оС	22 - 25	20 - 22	допустимо
Относительная влажность, %	40	30 - 60	норма
Скорость движения воздуха, м/с	0,1	0,2	допустимо

Из таблицы видно, что помещение, в котором проводилась данная исследовательская работа, соответствует требованиям, необходимым для нормального проведения опытов.

? Освещение

Лаборатория представляет собой комнату площадью 28 м². Освещение является естественным боковым, осуществляется через два окна общей площадью 8 м². Высота помещения 3,2 м.

Для оценки качества естественного освещения необходимо расчетное значение коэффициента естественной освещенности (е_Р) сравнить с нормированным, определяемым с учетом характера зрительной работы, системы освещения, района расположения здания на территории России.

Красноярск расположен во II поясе светового климата и нормы освещенности при искусственном освещении составляют 200 лк, а коэффициент естественного освещения составляет е^II_н = 1,5 %, коэффициент светового климата m = 0,9, согласно СНиП 23-05-95 Нормы естественного и искусственного освещения.

Нормированное значение коэффициента естественной освещенности определяется по формуле (2.1) [34]:

 (2.1)

е_Р при боковом освещении определяется по формуле (2.2) [34]:

(2.2)

гдеS₀ - площадь световых проемов, м²; S_n - площадь пола помещения, м²; з₀ - световая характеристика световых проемов (з₀ = 9 [34]); ф₀ - общий коэффициент светопропускания (ф₀ = 0,5 [34]); r₁ - коэффициент, учитывающий влияние отражательного света при боковом освещении (r₁ = 2 [34]); к_з.д - коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями (к_з.д. = 1,4 [34]); к_з. - коэффициент запаса (к_з. = 1,3 [34]).

е_р > е_н (1,74>1,35), следовательно, в лаборатории обеспечена необходимая освещенность.

В вечернее время естественного освещения недостаточно, поэтому дополнительно применяется искусственное освещение в виде ламп накаливания мощностью 100 Вт.

Фактическая освещенность определяется по формуле (2.3):

(2.3)

где Е - искусственная освещенность, лк; F - мощность одной лампы, Вт; S - площадь комнаты, м²; n - коэффициент световой отдачи = 18; k - коэффициент запаса для лабораторного помещения = 1,2; N - количество ламп, шт.

Таблица 2.4--Оценка освещенности

Условия	Величина	Нормативы	Оценка
Естественное освещение, %	1,74	1,35	норма
Искусственное освещение, %	214,29	200	норма

Из таблицы видно, что освещение помещения позволяет выполнять исследовательскую работу с достаточной точностью.

Противопожарная характеристика помещения

Согласно СНиП 21-01-97 Классификация зданий по степени огнестойкости, конструктивной и функциональной пожарной опасности, лабораторное помещение, в котором проводилась исследовательская работа, относится к категории "Г".[35] Эта категория характеризуется как "производства, имеющие несгораемые вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистой теплоты, искр и пламени".

Так как здание выполнено из несгораемого материала, то помещение относится ко II степени огнестойкости, согласно СНиП 21-01-97. Но помещение относится к категории повышенной опасности, потому что имеется токопроводящий железобетонный пол.

2.2 Мероприятия по защите от выявленных опасных и вредных факторов

2.2.1 Технические и организационные мероприятия

При работе с печью опасным фактором является нагретые поверхности. Действие этого фактора предотвращается хорошей теплоизоляцией печи. В результате применения экранов из шамотного кирпича температура наружных поверхностей печи не превышает 40 ^оС, что исключает опасность ожога и уменьшает тепловое излучение.

При приготовлении электролита вредным фактором является пыль. Для предотвращения загрязнения воздуха пылью в лаборатории имеется искусственная вытяжка. Для предупреждения попадания пыли в организм человека необходимо использовать индивидуальные средства защиты. В лаборатории имеются респираторы, халаты, пластиковые щитки, различные держатели.

2.2.2 Электробезопасность

Поражения электрическим током возникают при прикосновении к токоведущим элементам оборудования. Для предотвращения этого все электроприборы находятся в изолирующих корпусах. Все металлические части электроприборов заземлены.

В лаборатории предусмотрены следующие мероприятия по защите от поражения электрическим током:

? для подачи питания на печь применяется медный провод, помещенный в изолирующую оболочку;

? контакты нагревателей печи с токоведущими проводами закрыто кожухами;

? все питание отключается одним рубильником, в котором имеются плавкие предохранители;

? предупреждающие надписи и таблички на установках.

2.2.3 Противопожарные меры безопасности

Они делятся на организационные и технические. Организационные меры в себя включают:

1) противопожарный инструктаж и занятия по пожарной безопасности;

2) создание комиссии, которая выявляет нарушения в лабораториях, из-за которых могут возникнуть пожарные ситуации.

Технические мероприятия заключаются в использовании средств тушения пожаров. Всем известно, что применять воду для тушения электроустановок категорически запрещается. Поэтому в лабораториях, где имеются такие установки, обязательно должны быть в наличии огнетушители типа ОУ-2, в которых рабочим веществом является двуокись углерода.

В лаборатории, также, имеются пожарные щиты, снабженные необходимым инвентарем, песок, расположенный в специальных ящиках. Кроме того, в лаборатории установлены специальные датчики, реагирующие на значительное повышение температуры.

3. Смета затрат на проведение научно-исследовательской работы

3.1 Экономическое обоснование научно-исследовательской работы

Испытание образцов анодных блоков на разработанной экспериментальной установке дает возможность оценить удельный расход углерода в зависимости от состава электролита. Таким образом, мы можем с помощью лабораторного исследования без существенных затрат узнать, как изменение состава электролита скажется на общем расходе анода.

Исследование на данном комплексе достаточно большого количества электролитов различного состава, изменяющегося в большом интервале, дает возможность в дальнейшем вывести математическое уравнение для расчета удельного расхода обожженного анода. Это уравнение позволит прогнозировать эффективность или убытки при использования электролитов с различным содержанием корректирующих добавок.

Исследование удельного расхода углерода на экспериментальной установке позволяют определить меру влияния различных свойств электролита на расход обожженного анода, исходя из этого, мы будем знать какие добавки к электролиту способствуют уменьшению удельного расхода анода.

Стоит отметить, что доля стоимости анодов в себестоимости алюминия составляет, в зависимости от стоимости сырья, 15-17%, а иногда и более. Повышение расхода анода на 1 кг С/т Al приводит к увеличению стоимости производства алюминия примерно на 2US$/т Al.[36] Если рассмотреть типичное зарубежное предприятие, производящее 250000 т Al/год, то дополнительные затраты составят 500000 US$/год.[36] Все это свидетельствует о высокой эффективности проведения данной научной работы для прогнозирования влияния состава электролита на экономику работы алюминиевых электролизеров.

3.2 Сетевая модель научно-исследовательской работы

Одним из методов планирования является сетевое планирование. При разработке различных научно-исследовательских работ, строительстве и реконструкции цехов, проведении ремонтных работ и т.д. возникает необходимость планирования, координации и сочетания действий для достижения поставленных целей в заданные сроки. Процесс управления значительно облегчается, если управляемую систему представить в виде модели. К таким моделям относятся сетевые графики, которые являются графическим отображением плана.

Основными элементами сетевого графика являются работа, событие, путь. Система сетевого планирования основана на графическом изображении, в виде сетевой модели, определенного комплекса работ. Для составления сетевой модели необходимо проследить последовательность работ при выполнении дипломной работы (см. табл. 3.1).

Таблица 3.1--Перечень работ при разработке экспериментальной установки

Код Работ	Наименование работы	Код события	Наименование события	tmin	tmax	tож	у2tож
1	2	3	4	5	6	7	8
1-2	Получение задания	2	Задание получено	1	1	1	0
2-3	Ознакомление с предстоящей работой и составление плана	3	Ознакомились с работой и составили план	1	1	1	0
3-4	Составление сетевой модели	4	Модель составлена	1	2	1,4	0,03
4-5	Прохождение инструктажа по ТБ и изучение лаборатории	5	Инструктаж пройден, лаборатория изучена	1	1	1	0
5-6	Разработка проекта установки	6	Проект готов	2	3	2,4	0,03
6-7	Изучение и подбор литературы	7	Литература подобрана	20	22	20,8	0,11
7-8	Оформление раздела ”Литературный обзор”	8	Оформление закончено	12	15	13,2	0,11
8-9	Оформление раздела ”БЖД”	9	Раздел оформлен	4	6	4,8	0,11
9-10	Оформление раздела ”Экономическая часть”	10	Раздел оформлен	5	9	6,6	0,44
6-11	Освобождение места в лаборатории под установку	11	Место под установку в лаборатории освобождено	2	3	2,4	0,03
11-12	Сборка газовой линии	12	Газовая линия собрана	24	27	25,2	0,25
12-13	Сборка электрохимической ячейки	13	Ячейка собрана	5	7	5,8	0,11
11-14	Сборка печи	14	Печь собрана	20	23	21,2	0,25
14-15	Сборка шкафа управления	15	Шкаф собран	7	9	7,8	0,11
13-16	Полная сборка установки	16	Установка собрана	4	6	4,8	0,11
16-17	Оформление раздела ”Экспериментальная часть”	17	Оформление закончено	4	8	5,6	0,44
17-18	Проведение эксперимента по исследованию удельного расхода углерода	18	Эксперимент закончен	7	10	8,2	0,25
1	2	3	4	5	6	7	8
18-19	Обработка и анализ полученных данных	19	Данные обработаны	6	8	6,8	0,11
19-20	Оформление пояснительной записки	20	Записка оформлена	8	12	9,6	0,44
20-21	Оформление графической части	21	Графическая часть оформлена	6	8	6,8	0,11
21-22	Подготовка к защите	22	Подготовка завершена	6	8	6,8	0,11
22-23	Защита дипломной работы	23	Дипломная работа защищена	1	1	1	0

В этой таблице:

- t_min и t_max - продолжительность работы при наиболее благоприятных и неблагоприятных условиях соответственно, дней;

- t_ож - предположительное (ожидаемое) время выполнения работы, определяется по формуле:

t_ож = (3• t_min + 2• t_max)/5;(3.1)

- уt_ож - среднеквадратическое отклонение, определяется по формуле:

уt_ож = ( t_max - t_min)/6;(3.2)

- у²t_ож - дисперсия, характеризует меру разброса точек ожидаемого времени вдоль кривой, определяется по формуле:

у²t_ож = [( t_max - t_min)/6]².(3.3)

На основании таблицы 1 составляем сетевую модель, рисунок 1. Из сетевой модели видно, что в перечень работ по разработке установки для определения удельного расхода углерода в зависимости от состава электролита, входит фиктивное время. Фиктивное время означает, что без совершения предыдущего события не может быть сделано следующее событие.

Из сетевой модели определяем возможные пути совершения работы:

ф₁ = (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 21, 22, 23) = 66,8 дня;

ф₂ = (1, 2, 3, 4, 5, 6, 11, 12, 13, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23) = 89,8 дня;

ф₃ = (1, 2, 3, 4, 5, 6, 11, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23) = 83 дня;

ф_{критическое} = ф₂ = 89,8 дня.

Аргумент нормальной функции распределения вероятностей для критического пути определяется по формуле:

(3.4)

где ф_д - директивный срок выполнения работы, дней; ф_к - ожидаемый срок свершения события, дней; n - число работ критического пути; у - дисперсия работы (i, j), лежащей на критическом пути.

Используя таблицу значений функции нормального распределения, определяем вероятность совершения завершающего события в заданный срок (90 дней): Р_(х) = 0,532.

Так как Р_(х) больше 0,35, но меньше 0,65, то данный сетевой график не требует оптимизации [37].

Таблица 3.2--Расчет параметров сетевого графика [38]

Код работ	Продолжительность, tij, дней	Раннее начало, tр.н.	Раннее окончание, tр.о.	Позднее начало, tп.н.	Позднее окончание, tп.о.	Полный резерв времени, Rn(i,j)	Частный резерв времени, rij
1-2	1	0	1	0	1	0	0
2-3	1	1	2	1	2	0	0
3-4	1,4	2	3,4	2	3,4	0	0
4-5	1	3,4	4,4	3,4	4,4	0	0
5-6	2,4	4,4	6,8	4,4	6,8	0	0
6-7	20,8	6,8	27,6	29,8	50,6	23	0
6-11	2,4	6,8	9,2	6,8	9,2	0	0
7-8	13,2	27,6	40,8	50,6	63,8	23	0
8-9	4,8	40,8	45,6	63,8	68,6	23	0
9-10	6,6	45,6	52,2	68,6	75,2	23	0
10-20	0	52,2	52,2	75,2	75,2	23	23
11-12	25,2	9,2	34,4	9,2	34,4	0	0
11-14	21,2	9,2	30,4	16	37,2	6,8	0
12-13	5,8	34,4	40,2	34,4	40,2	0	0
13-16	4,8	40,2	45	40,2	45	0	0
14-15	7,8	30,4	38,2	37,2	45	6,8	0
15-16	0	38,2	38,2	45	45	6,8	6,8
16-17	5,6	45	50,6	45	50,6	0	0
17-18	8,2	50,6	58,8	50,6	58,8	0	0
18-19	6,8	58,8	65,6	58,8	65,6	0	0
19-20	9,6	65,6	75,2	65,6	75,2	0	0
20-21	6,8	75,2	82	75,2	82	0	0
21-22	6,8	82	88,8	82	88,8	0	0
22-23	1	88,8	89,8	88,8	89,8	0	0

3.3 Смета затрат

Смета затрат составляется по следующим статьям:

1. Стоимость материалов.

2. Стоимость оборудования.

3. Заработная плата исполнителей.

4. Отчисления на социальное страхование.

5. Амортизация основного оборудования.

6. Стоимость электроэнергии.

7. Накладные расходы.

3.3.1 Стоимость оборудования и материалов

К оборудованию отнесем приборы, из которых была сконструирована экспериментальная установка, а к материалам - реактивы и изделия для проведения опытов на данной установке. Стоимость оборудования и материалов приведена в табл. 3.3 и 3.4.

Таблица 3.3--Стоимость материалов

Материал	Количество	Цена	Стоимость, руб.
Хлорид кадмия	1 кг	60 руб./кг	60
Фторид натрия	4 кг	80 руб./кг	320
Фторид алюминия	3 кг	85 руб./кг	255
Фторид лития	1 кг	90 руб./кг	90
Фторид кальция	1 кг	65 руб./кг	65
Фторид магния	1 кг	70 руб./кг	70
Глинозем	2 кг	15 руб./кг	30
Мастика жаростойкая	5 кг	97 руб./уп.	97
Кирпич шамотный	40 шт.	30 руб./шт.	1200
Сталь листовая	50 кг	70 руб./кг	3500
Вата минеральная	4 шт.	150 руб./шт.	600
Трубки кварцевые	5 кг	960 руб./кг	4800
Трубки резиновые	1,5 кг	126 руб./кг	189
Трубки алундовые	2,5кг	480 руб./кг	1200
Пробки резиновые	25 шт.	20 руб./шт.	500
Сверла алмазные	8 шт.	55,5 руб./шт.	444
Стакан алундовый	18 шт.	800 руб./шт.	14400
Стакан графитовый	9 шт.	1000 руб./шт.	9000
Стакан стальной	9 шт.	150 руб./шт.	1350
Колба	2 шт.	160 руб./шт.	320
Проволока для изготовления термопар	54 м	20 руб./м	1080
ИТОГО:			38583

Таблица 3.4--Стоимость оборудования

Материал	Количество	Цена	Стоимость, руб.
Амперметр	1 шт.	1000 руб./шт.	1000
Манометр	1 шт.	1000 руб./шт.	1000
Термометр электронный	1 шт.	1500 руб./шт.	1500
ИТОГО:			3500

3.3.2 Заработная плата исполнителей

Заработанную плату основных исполнителей определяем в зависимости от времени занятости по теме и зарплаты (стипендии). К основным исполнителям относятся научный руководитель, консультанты по экономике и безопасности жизнедеятельности, ассистент научного руководителя, специалист по конструированию печей и дипломник. При этом время консультаций руководителя дипломной работы принимаем равным 20 ч, консультантов по экономической части и охране труда - 4 ч, ассистента научного руководителя - 108 ч. Годовой фонд времени работы руководителя и консультантов равен 1540 ч. Таким образом, величину затрат на заработную плату руководителя и консультантов рассчитывают по формуле:

 (3.5)

где З_мес - зарплата руководителя, консультантов в месяц, руб.; Т_к - время консультирования, ч.

Тогда заработная плата составит:

· научного руководителя:

· консультанта по экономике:

· консультанта по охране труда:

· лаборанта кафедры МЛМиПГ за четыре месяца::

· аспиранта кафедры МЛМиПГ за четыре месяца:

· стипендия дипломника за четыре месяца:

Общая заработная плата задействованного персонала составит:

3.3.3 Отчисления на социальное страхование

Отчисления на социальное страхование составляют 26,2 % от общего фонда заработной платы:

3.3.4 Амортизация оборудования

Оборудование стоимостью менее 10 тыс. рублей амортизации не подлежит.

Таблица 3.5--Амортизация оборудования

Наименование оборудования	Количество	Стоимость, руб./шт.	Норма амортизации, %	Общая сумма, руб.
Печь сопротивления	1	35000	6	1458
Компьютер	1	12000	10	300
Газоанализатор КЕДР-М 32 (СО)	1	50000	7	1785
Газоанализатор КЕДР-М 30 (СО2)	1	50000	7	1785
Блок управления с регулятором „МИНИТЕРМ 400.31”	1	35000	7	1250
Регулятор расхода газа „El-Flow”	1	100000	7	4166
Источник тока	1	25000	7	893
Вытяжка	1	20000	10	500
ИТОГО:				12137

3.3.5 Энергетические затраты

Стоимость затраченной электроэнергии определяется по формуле:

(3.6)

где Ц - цена за один кВт электроэнергии, руб.; n - количество используемого оборудования; N - мощность оборудования, кВт; ф - время работы оборудования, ч; К_м - коэффициент использования оборудования по мощности.[39]

Тогда стоимость электроэнергии на технологические цели составит:

· для печи сопротивления под электрохимическую ячейку:

· для регулятора расхода газа:

· для источника тока:

· для газоанализаторов:

· для компьютера:

Общая стоимость затраченной электроэнергии составит:

3.3.6 Накладные расходы

Накладные расходы составляют 25% от общих затрат:

3.3.7 Составление сметы затрат

Таблица 3.6--Смета затрат на проведение научной работы

Элементы затрат	Сумма, руб.
1. Материалы	38583
2. Не амортизируемое оборудование	3500
3. Технологическая электроэнергия	889,9
4. Заработная плата исполнителей	49015,01
5. Единый социальный налог	12841,93
6. Амортизация оборудования	12137
7. Накладные расходы	29241,71
ИТОГО	146208,6

Таким образом, можно отметить, что исследование влияние состава электролита на удельный расход анода на экспериментальной установке дает возможность подобрать оптимальный состав электролита, при котором расход анода будет минимальным.