Расчет электролизера для получения алюминия
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
8)
кг
Количество углерода связанного в оксид углерода, mcco, кг:
(9)
кг
Таким образом, в час выделяется оксидов Pco2 и Pco, кг:
2 = m0co2 + mcco2 (10)
Pco2 = 30.9 + 11,6 = 42,5 кг
Pco = m0co + mcco (11)
Pco = 10,3 + 7.7 = 18
Всего образуется анодных газов Ргаз, кг:
Ргаз = Pco2 + Pco (12)
Ргаз = 42.5 + 18 = 60,5 кг
1.1.4 Расчёт потерь сырья
Теоретический расход глинозема составляет 1,89 кг на 1 кг алюминия. Перерасход глинозема объясняется наличием в его составе примесей и механическими потерями. Тогда потери глинозема G, кг составят:
= PAl * (Nг - 1,89)(13)
G = 46.4* (1,926- 1,89 ) = 1.8
Потери углерода Rуг, кг находят по разности прихода анодной массы Rм и расхода углерода, связанного в окислы:
уг = Rм - (mcco2 + mcco)(14)
Rуг =27,9- (11,6+7,7) =8,6 кг
Приход фторсолей в электролизёр принимаем равным их расходу.
Таблица 1-Материальный баланс электролизера на силу тока 157кА.
Приходкг%Расходкг%Глинозем89,475,5Алюминий 46,439,9СО2 42,535,9СО 1815,2Анодная масса1,10,9Потери: Глинозем 1,81,5Фтористые соли 1,10,9Фтористые соли27,923,6Анодная масса8,67,3ИТОГО: 118,4100ИТОГО: 118,4100
1.2 Конструктивный расчет
В задачу конструктивного расчета входит определение основных размеров электролизера.
1.2.1 Анодное устройство электролизера
Площадь сечения анода Sа определяется по формуле:
,(15)
где I - сила тока, А;
da- анодная плотность тока, А/см2
см2
Ширина анода Ва, см, для электролизёра С8БМ, принимаем 285 см. Тогда длина анода La, см имеющего прямоугольное сечение составит:
(16)
Расчёт штырей, с помощью которых ток подводится к телу анода, осуществляется по силе тока и плотности тока в стальной части штыря принимаю равной dш = 0,19 А/мм2.
Применяемые штыри имеют следующие размеры, мм:
общая длина - 2700
длина стальной части -1950
длина алюминиевой штанги - 1040
максимальный диаметр - 138
минимальный диаметр - 100
Площадь сечения всех штырей SО., мм2 определяются:
(17)
мм2
Штыри имеют форму усеченного конуса, поэтому расчёт ведём по среднему диаметру.
(18)
мм
Площадь сечения одного штыря Sш, мм2 имеющего круглое сечение составит:
(19)
мм2
где DШ - средний диаметр штыря, мм
Зная площадь сечения всех штырей и площадь сечения одного штыря можно определить их количество, К:
(20)
Штыри на анодной раме располагаются в 4 ряда, поэтому принимаю их количество 74 штуки.
1.2.2 Расчёт катодного устройства
Катодное устройство электролизёра предназначено для создания необходимых условий для протекания процесса электролиза в криолитоглиноземном расплаве. Катодное устройство состоит из стального сварного кожуха, теплоизоляционного слоя и углеродистой футеровки, образующей шахту электролизёра.
Размеры шахты электролизёра
Внутренние размеры шахты электролизера рассчитывают исходя из длины анода (формула 16) и принятых расстояний от анода до стенок боковой футеровки (Рисунок 1). Для данного типа электролизёра установлено, что расстояние
от продольной стороны анода до футеровки, а = 65 см
от торца анода до футеровки, в = 55 см.
Рисунок 1 Схема анода и шахты электролизёра
Тогда длина Lш, см и ширина Вш, см шахты определяются:
Lш =Lа + 2*в;(21)ш = 848 + 2 * 55 = 958 см
Вш = Ва + 2*а(22)
Вш = 285 + 2 * 65 = 415 см
Глубина шахты электролизёра С-8БМ равна 56,5 см. Катодное устройство электролизёра имеет сборно-блочную подину, смонтированную из коротких и длинных прошивных блоков вперевязку. Отечественная промышленность выпускает катодные блоки высотой hб = 40 см , шириной bб = 50 см, и длиной l б от 110 до 400 см. При ширине шахты 415 см применяют катодные блоки:
- короткие l кб = 160 см
длинные l дб = 220 см
Число секций в подине, Nс определяют исходя из длины шахты:
(23)
где bб - ширина подового блока;
с - ширина шва между блоками, 4 см.
Рисунок 2 Схема подины электролизёра
Число катодных блоков Nб, равно:
Nб = Nс * 2 (24)б = 17* 2 =34
Подина данного электролизера монтируется из 34 катодных блоков, уложенных по 17 штук в два ряда с перевязкой центрального шва.
Межблочные швы при монтаже подины набиваются подовой массой.
Для отвода тока от подины, в подовые блоки вставлены стальные катодные стержни (блюмсы):
для блока 160 см длина блюмса 219 см;
для блока 220 см длина блюмса 279 см.
Ширина периферийных швов от подовых блоков до футеровки будет равна:
в торцах подины, bт,
т = (25)
bт = см
- по продольным сторонам, bп:
см
1.2.3 Размеры катодного кожуха
Внутренние размеры катодного кожуха определяются из рассчитанных ранее размеров шахты электролизёра (формулы 21, 22) и толщины слоя теплоизоляционных материалов.
Длина катодного кожуха Lк, см:
Lк = Lш + 2 (Пу + 3,5),(27)
где: Lш - длина шахты, см;
Пу - толщина угольной плиты,;
3,5 - толщина теплоизоляционной засыпки в торцах электролизёра, см.
Lк = 958 + 2 (20 + 3,5) = 1005
Ширина катодного кожуха Вк, см:
Вк = Вш + 2 (Пу + 5),(28)
где: Вщ - ширина шахты, см;
- толщина теплоизоляционной засыпки в продольных сторонах электролизёра, см.
Вк = 415 + 2 (20+5) = 465
Футеровка днища катодного кожуха выполняется следующим образом (снизу - вверх):
теплоизоляционная засыпка 3 см;
два ряда легкове