Расчет электролизера по заданным параметрам (стр. 1 из 6)

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

Волгоградский государственный колледж управления

и новых технологий

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по учебной дисциплине: Электролитическое получение алюминия

на тему: Расчет электролизера по заданным параметрам

Разработчик (выполнил):

Алехин Иван Геннадьевич

Курс 4 Группа № 100-ЦМ

Специальность: 150102

Металлургия цветных металлов

Руководитель:______________________

Волгоград 2010г.

УТВЕРЖДАЮ

Начальник отдела УВР корпуса А

___________ Л. П. Маринченко

«_____» ______________ 200__г.

ЗАДАНИЕ

НА ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Студенту ___________________________________________________________

(фамилия, имя, отчество)

Специальность _______________________________________________________

(код и наименование специальности)

Группа № ___________ Курс ________

Учебная дисциплина ___________________________________________________

Тема курсового проекта: _______________________________________________

Содержание работы (перечень вопросов, подлежащих разработке, исходные данные для разработки, рекомендуемая литература, перечень графического и/или наглядного материала и т.д.):

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Руководитель курсового проекта ___________________

Срок представления работы (проекта) к защите « ___ » ___________ 200__ г.

Дата получения студентом задания

«____»__________ 200 __ г.

СОДЕРЖАНИЕ

Расчет основного металлургического оборудования (электролизера)

2.1 Материальный расчет ……………………………………………….

2.2

Конструктивный расчет ……………………………………………..

2.3 Расчет ошиновки ………………………………………………………

2.4 Расчет электрического баланса ……………………………………..

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРНЫХ И ИНФОРМАЦИОННЫХ

ИСТОЧНИКОВ .............................................................…………………….

, каолинов и других горных пород. Наиболее ценная алюминиевая руда – бокситы, содержание Аl₂O₃ в бокситах достигает 50%.

Свободный алюминий впервые был получен датским физиком Эрстедом в 1825 г, но только в 1845г немецкий физик Веллер получил алюминий в количестве, достаточном для определения его свойств, эти свойства дали толчок для разработки промышленного получения алюминия.

В 1886г Поль Эру во Франции и Чарльз Холл в США подали заявку на получение алюминия путем электролитического разложения глинозема, растворенного в криолите.

С 1888г началось промышленное получение алюминия по этому способу, применяемому до настоящего времени.

Алюминиевая промышленность России До революции в России не было собственной алюминиевой промышленности, но теоретические исследования проводились профессором П.П. Федотьевым. В 1930г в Петербурге был пущен опытный завод, а в1931г создан научно- исследовательский и проектный институт « Гипроалюминий», в последствии « ВАМИ».Строительство алюминиевых заводов осуществлялось на базе мощных гидроэлектростанций, ввод которых был предусмотрен планом ГОЭЛРО, одновременно сооружались мощности по производству глинозема, электродной продукции, и фторидов.

14 мая 1932г выдал первый алюминий Волховский алюминиевый завод (ВАЗ).

В 1933г был пущен Днепровский ( г. Запорожье) на базе Днепрогэса (ДАЗ). В 1939г началось строительство Уральского – УАЗ (Г. Каменск-Уральский алюминиевого завода).

В 1943г ввели в эксплуатацию Новокузнецкий алюминиевый завод (НкАЗ).

9 мая 1945г. выдал первый алюминий Богословский алюминиевый завод (БАЗ), г. Краснотуринск.

В послевоенные годы построены алюминиевые заводы в г. Кандалакша-КАЗ, в 1951г, Канакере-КанАЗ - 1950г, Надвоецы-НАЗ - 1954, Сумгаите – САЗ - 1955г, Волгоград-ВгАЗ-1959г, Шелехове- ИркАЗ - и 1962г, Красноярске-КрАЗ - 1964г, Братске- 1966г, Турсу-Заде, ТадАЗ - 1975г, Саяногорске- СаАЗ - 1985г.

Ведущими производителями алюминия являются США, Россия, Канада, Австралия, Бразилия, Китай, на долю которых приходится 63% всего мирового производства алюминия.

Мировое производство первичного алюминия, тыс. т

Производитель (основной)	1965 г.	1970 г.	1975 г.	1980 г.	1985 г.	1987 г.	1993 г.	1996 г.
СССР (СНГ) США Канада Австрия Бразилия Норвегия Германия Венесуэла Испания Франция Япония	1016 2499 762 87 30 276 234 - 53 340 292	1707 3607 962 206 56 522 309 22 120 381 728	2450 3519 878 214 121 595 676 50 210 383 1013	2816 4654 1074 304 261 662 731 317 386 432 1092	3029 3500 1282 852 549 724 745 403 370 293 226	3140 3343 1540 1024 844 798 738 440 341 322 41	3079 3695 2305 1385 1170 887 552 590 356 426 -	2871 3577 2283 1366 1197 859 576 635 362 349 -
Всего в мире	6410	10209	13129	16379	16168	17096	19609	20844

Раздел 1. Основы электролитического получения алюминия

1.1 Свойства алюминия

Алюминий представляет собой серебристо- белый металл с синеватым оттенком. Уникальное сочетание свойств – малая плотность, высокая теплопроводность и электропроводность, коррозионная стойкость, хорошая механическая прочность в сочетании с высокой пластичностью – обеспечили широкое применение как чистого металла , так и сплавов на его основе.

Физические свойства

Плотность алюминия 2,69 г/см³ при 20⁰С. Зависимость между плотностью и его составом носит практически линейный характер, что позволяет определять плотность как сумму плотностей каждого элемента. С ростом температуры плотность алюминия снижается, и при 965⁰С составляет 2,35г/см³ . Удельный вес алюминия в 3,3 раза меньше меди, вследствие чего медные провода в линиях электропередач часто заменяются алюминиевыми

Температура плавления. Очень чувствительна к чистоте металла, для высокочистого алюминия (99,996%) она составляет 660,3⁰С. Благодаря этому свойству алюминий высокой чистоты долгое время использовался для калибровки термопар .Температура плавления изменяется с изменением чистоты металла, а также зависит от содержания примесей, с их ростом она возрастает. С ростом внешнего давления температура плавления возрастает. Температура кипения алюминия -2497⁰С.

Теплопроводность. Теплопроводность отожженного алюминия в твердом состоянии снижается по мере роста температуры с 2,37 (при 210⁰С) до 2,08 Вт/см.К (при 660⁰С). При температуре выше 70,7 ⁰С она малочувствительна к чистоте металла. В жидком состоянии теплопроводность алюминия резко падает до 0,907 Вт/см.К.

Удельное электросопротивление алюминия высокой чистоты ( 99,99%) при температуре 20⁰С составляет 2,6548·10⁸ Ом·м. С ростом

температуры удельное электросопротивление возрастает практически по линейной зависимости. Электросопротивление в значительной степени зависит от чистоты металла. Электропроводность технического алюминия составляет 62-65% от электропроводности меди. При переходе в жидкое состояние электросопротивление возрастает и достигает 3,8·10⁸ Ом·м при 1000⁰С.

Удельная теплоемкость алюминия по мере увеличения температуры возрастает от 0,90 Дж·г¹·К¹ при 0⁰С до 28,12 Дж·г¹·К¹ при 327⁰С.

Поверхностное натяжение имеет максимальное значение при температуре плавлении, и с ростом температуры оно снижается.

Вязкость алюминия в жидком состоянии с ростом температуры снижается и увеличивается с ростом твердых включений.

Химические свойства

Алюминий относится к третьей группе элементов Периодической системы Д.И. Менделеева, порядковый номер 13 , атомный вес 26,98. Алюминий трехвалентен, в химических соединениях он обычно является ионом АL⁺³, при определенных условиях атом алюминия становится одновалентным ионом АL⁺¹,образуя субсоединения. Алюминий обладает большой химической активностью; энергия образования его соединений с кислородом, серой, углеродом весьма велика. В ряду напряжений он находится среди электроотрицательных элементов, его нормальный электродный потенциал равен 1,67В. В обычных условиях при взаимодействии с кислородом воздуха алюминий покрывается прочной пленкой оксида алюминия (AL₂O₃) толщиной 2 ∙10^-5см, которая защищает его от дальнейшего окисления, при наличии в алюминии или окружающей среде Na, Ca, Cu прочность оксидной пленки резко снижается.

Высокая теплота образования AL₂O₃, позволяет использовать алюминий для восстановления других металлов из оксидов. При нагревании AL взаимодействует с S, образуя AL₂ S₃ . При взаимодействии AL с F образуется AL F₃ , реакция идет с выделением тепла, при нагревании AL F₃ в присутствии алюминия, идет реакция с образованием субфторида (AL F ). При охлаждении AL F разлагается с образованием AL.