年產(chǎn)20萬t鋁的鋁電解車間冶金畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　年產(chǎn)20萬t鋁的鋁電解車間設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計是畢業(yè)設(shè)計，依據(jù)畢業(yè)任務(wù)書進行了一年產(chǎn)20萬噸鋁錠的鋁電解車間的設(shè)計。在查閱有關(guān)文獻、翻閱了自己所學(xué)的相關(guān)課程下，對我國鋁工業(yè)的發(fā)展、國際煉鋁的綜合情況進行了簡明的論述；并確定了冰晶石熔鹽電解的方案，選用并論證了420KA電解槽的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。

2、作了廠址的選擇與論證及鋁電解槽的設(shè)計計算、物料平衡及能量衡算、鋁電解煙氣凈化及原料輸送、環(huán)境保護、技術(shù)經(jīng)濟評價及成本核算等內(nèi)容。并繪制CAD四張，以及完成了一份畢業(yè)實習(xí)報告書。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電解 鋁 電解槽 畢業(yè)設(shè)計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、緒論3&l

3、t;/b></p><p>　　1.1 鋁的物理化學(xué)性質(zhì)3</p><p>　　1.2國內(nèi)外鋁工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢4</p><p>　　2.1工業(yè)布局問題8</p><p>　　2.1.1工業(yè)布局的影響8</p><p>　　2.1.2各工業(yè)區(qū)之間的經(jīng)濟協(xié)調(diào)8</p><

4、p>　　2.1.3廠址和居住區(qū)的規(guī)劃9</p><p>　　2.2原材料供應(yīng)及交通運輸條件9</p><p>　　2.3供水供電條件及費用10</p><p>　　2.4環(huán)境保護和節(jié)約用地問題10</p><p>　　三、生產(chǎn)工藝流程與技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的選擇與論證11</p><p>　　3.1工藝流程1

5、1</p><p>　　3.1.1工藝流程選擇的基本原則11</p><p>　　3.1.2工藝流程圖12</p><p><b>　　四、冶金計算13</b></p><p>　　4.1鋁電解槽的簡介13</p><p>　　4.2鋁電解槽結(jié)構(gòu)與計算14</p><

6、p>　　4.2.1陽極尺寸14</p><p>　　4.2.2槽膛尺寸15</p><p>　　4.2.3槽殼尺寸15</p><p>　　4.2.4陰極炭塊數(shù)目16</p><p>　　4.2.5鋁母線16</p><p>　　4.2.6極距17</p><p>　　4.3臺

7、數(shù)的計算以及產(chǎn)量的衡算17</p><p>　　4.3.1單個電解槽日產(chǎn)量計算17</p><p>　　4.3.2電解槽槽數(shù)的確定17</p><p>　　4.3.3備用槽槽數(shù)18</p><p>　　4.3.4電流密度18</p><p>　　4.3.5鋁電解槽的電壓平衡計算18</p>&

8、lt;p>　　4.4物料平衡計算19</p><p>　　4.4.1鋁產(chǎn)量19</p><p>　　4.4.2 Al2O3消耗量19</p><p>　　4.4.3氟化鹽的消耗量20</p><p>　　4.4.4陽極炭塊的消耗20</p><p>　　4.4.5物料平衡列表20</p>

9、<p>　　4.5熱平衡計算21</p><p>　　4.5.1熱收入21</p><p>　　4.5.2熱支出22</p><p>　　4.5.3熱量平衡表24</p><p>　　第五章 鋁電解槽正常生產(chǎn)管理25</p><p>　　5.1 電解車間的生產(chǎn)管理25</p>&l

10、t;p>　　5.1.1．車間生產(chǎn)管理的一般法則25</p><p>　　5.1.2．車間機構(gòu)及管理層次27</p><p>　　5．2 電解車間工藝技術(shù)條件管理30</p><p>　　5.2.1 槽電壓管理31</p><p>　　5.2.2 鋁水平及出鋁管理32</p><p>　　5.2.3 極上

11、保溫料的管理33</p><p>　　5.2.4 效應(yīng)管理33</p><p>　　5.2.5 效應(yīng)間隔管理37</p><p>　　5.2.6 原鋁質(zhì)量管理37</p><p>　　第六章 冶金環(huán)境保護41</p><p>　　6.1 環(huán)境保護的重要性41</p><p>　　

12、6.2 鋁電解廠煙氣中的污染物及其危害42</p><p>　　6.3 鋁電解的環(huán)境保護44</p><p>　　七、編說明書繪車間平面圖及電解槽三視圖46</p><p>　　八、結(jié) 束 語46</p><p><b>　　九、文 獻48</b></p><p><b>　　

13、一、緒論</b></p><p>　　1.1 鋁的物理化學(xué)性質(zhì)</p><p>　　鋁的物理性質(zhì)1、銀白色的輕金屬,較軟,2、密度2.7g/cm3,3、熔點660.4℃,沸點2467℃,4、它有良好的導(dǎo)電性和傳熱性.所以鋁常用來做導(dǎo)線,制造各種炊具.5、鋁對光的反射性能良好,反射紫外線比銀還強,鋁越純,它的反射能力越好,鋁的化學(xué)性質(zhì)1、和氧氣反應(yīng)：鋁粉可

14、燃鐃4Al+3O2=2Al2O3（發(fā)強白光）2、和非金屬反應(yīng)：2Al+3S=Al2S33、和熱水反應(yīng)：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑（反應(yīng)緩慢） 鋁和水發(fā)生置換反應(yīng)：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑4、和較不活動金屬氧化物反應(yīng)：3Fe3O4+8Al9Fe+4Al2O35、和酸反應(yīng)：在常溫下濃硫酸和濃硝酸可使鋁鈍化.鹽酸和稀硫酸可跟鋁發(fā)生置換反應(yīng),生成鹽并放出氫氣.2Al+3H2SO4(稀)=

15、Al2(SO4)3+3H2↑2Al+6HCI=2AlCl3+3H2↑6、和鹽溶液反應(yīng)：2Al+3Hg(NO3)2=3Hg+2Al(NO3)37、和堿溶液反應(yīng)：主要和NaOH、KOH強堿溶液反應(yīng),可看做是堿溶液先溶解掉鋁表面氧化鋁保護膜 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO</p><p>　　1.2國內(nèi)外鋁工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢</p><p>　　世界金屬統(tǒng)計局表示，2008年

16、全球前10個月鋁市供應(yīng)過剩113.2萬噸，遠遠超過去年同期4.4萬噸的過剩量。值得關(guān)注的是，12月份開始全球鋁庫存增加的速度突然變快。庫存的快速增加表明全球原鋁供需正在繼續(xù)惡化。</p><p>　　如今全球的原鋁生產(chǎn)商都面臨著全球經(jīng)濟放緩、鋁庫存增加、價格下跌等困難，并且走出這樣的困難需要時日。全球的原鋁生產(chǎn)商都在大幅度的削減生產(chǎn)或取消擴建計劃，以平衡供需關(guān)系。 對于中國來講，首先，從政策環(huán)境來看，中國電解鋁行

17、業(yè)的出口限制政策持續(xù)深化，鋁合金、鋁板帶或?qū)⒊蔀檎{(diào)整對象。與此同時，國儲局伸援手收儲30萬噸電解鋁。此舉對企業(yè)短期內(nèi)緩解經(jīng)營壓力、減少虧損是有利的。這次收儲價格的確定主要以企業(yè)以成本報價后再加成后確定，為12350元/噸，該價格比市場價格高10%。但這種收儲行動主要還是幫助企業(yè)度過難關(guān)，很難對市場價格產(chǎn)生實質(zhì)的推動作用。其次，從經(jīng)濟環(huán)境來看，宏觀經(jīng)濟面臨的國內(nèi)外環(huán)境將更加趨緊，尤其是內(nèi)部經(jīng)濟內(nèi)生性變化帶來的周期性調(diào)整壓力可能會明顯大于2

18、008年。世界經(jīng)濟增長周期性變化和國內(nèi)周期性因素相疊加，增大了2009年經(jīng)濟進一步向下調(diào)整的壓力。</p><p>　　但是，我國經(jīng)濟長期增長的內(nèi)在條件沒有改變，宏觀經(jīng)濟政策有可能轉(zhuǎn)為中性偏松，2009年經(jīng)濟繼續(xù)向下調(diào)整的幅度可能會小于2008年。2008年以來，工業(yè)經(jīng)濟總體保持了平穩(wěn)較快的發(fā)展態(tài)勢。08年前三季度，規(guī)模以上工業(yè)增加值同比增長15.2%，增速同比減緩3.3個百分點。其中7、8、9月增速分別為14.

19、7%、12.8%、11.4%，減速趨勢十分明顯。對于固定資產(chǎn)投資，進入2008年以來，投資速度繼續(xù)加快，前三季度，全社會固定資產(chǎn)投資116246億元，同比增長27%，比上年同期加快1.3個百分點。2003-2007年，我國房地產(chǎn)投資增長速度以26.32%的速度在增長，進入08年以來，受到國內(nèi)信貸政策及金融危機的影響，中國房地產(chǎn)投資增長速度出現(xiàn)了回落，2008年1-10月，全國完成房地產(chǎn)開發(fā)投資23918億元，同比增長24.6%，增幅比1

20、-9月回落了1.9個百分點。再次，從社會環(huán)境來看，在有色金屬工業(yè)協(xié)會組織召開部分骨干電解鋁企業(yè)市場分析座談會上全體代表通過了電解鋁企業(yè)聯(lián)合減產(chǎn)“倡議書”，并承諾自即日起一個月內(nèi)逐步達到減產(chǎn)5-10%的目標(biāo)。并向全國電解鋁企業(yè)發(fā)出倡議，希望所有電解鋁企業(yè)加入到減產(chǎn)行</p><p>　　近期爆發(fā)的能源危機導(dǎo)致電價上漲，及出口退稅率降低等因素的影響，電解鋁企業(yè)四面受敵，這對于正處發(fā)展高峰的電解鋁工業(yè)來說不亞于一場風(fēng)暴

21、，據(jù)報道目前全國已經(jīng)有六十家鋁廠處于停產(chǎn)或者部分停產(chǎn)狀態(tài)，電解鋁企業(yè)陷入前所未有的困境。</p><p>　　其中，電解鋁價格快速下跌，主要是兩個方面的原因，一是電解鋁行業(yè)產(chǎn)能過剩，另一方面是經(jīng)濟危機使來自于汽車、房地產(chǎn)等下游行業(yè)的需求大幅減少。 目前中國電解鋁產(chǎn)量過剩情況如此嚴(yán)重除了需求下降的因素外，中國電解鋁行業(yè)的非理性擴張也是一個重要的原因。從中國的資源量來看，中國鋁土礦基礎(chǔ)儲量只有7億噸左右，只占世界的2

22、.3%，按照現(xiàn)在的發(fā)展速度，中國的鋁土資源只能維持10年左右，因此行業(yè)的調(diào)整已是必然。如今電解鋁的主要原料氧化鋁價格都已經(jīng)在行業(yè)平均成本價以下。從08年9月份以來，包括氧化鋁、電力及各類輔料在內(nèi)的幾乎所有成本都出現(xiàn)下降，其中氧化鋁和輔料的價格下跌尤為迅速?？紤]到原料和輔料價格進一步下跌的可能性，以及由于煤炭價格下跌，擁有自備電廠的電解鋁廠將在成本上擁有優(yōu)勢，國內(nèi)電解鋁的平均生產(chǎn)成本有進一步下降至15000元/噸，但由于中國鋁土礦的稀缺性

23、，中國電力緊張的情況仍將長期存在，因此電解鋁生產(chǎn)成本再大幅下降的可能性不大。</p><p>　　從電解鋁產(chǎn)業(yè)競爭態(tài)勢來看，第一，進入者的威脅。目前中國氧化鋁完全能夠滿足國內(nèi)電解鋁生產(chǎn)的需要，并出現(xiàn)供應(yīng)過剩。氧化鋁供求彈性低，出現(xiàn)過剩將促使氧化鋁生產(chǎn)商向下游電解鋁行業(yè)延伸產(chǎn)業(yè)鏈。第二，購買者分析。電解鋁行業(yè)的購買方即鋁消費者，在中國隨著經(jīng)濟的復(fù)蘇，中國城市化進程中基礎(chǔ)設(shè)施、公共事業(yè)、住房和汽車等消費品，將極大地帶

24、動國內(nèi)鋁消費需求，而中國旺盛的鋁消費是推動電解鋁產(chǎn)量增長的根源。第三，替代品分析。為了調(diào)節(jié)供需矛盾，作為電解鋁一部分替代品的再生鋁加大了加工生產(chǎn)力度，但國內(nèi)廢鋁回收比例并不高，原材料供應(yīng)量不足致使廢鋁的進口數(shù)量居高不下。第四，行業(yè)內(nèi)現(xiàn)有競爭者分析。目前電解鋁行業(yè)處于高速發(fā)展階段，行業(yè)集中度不斷提升二、廠址的選擇與論證</p><p>　　廠址選擇對工業(yè)企業(yè)的建設(shè)速度、建廠投資、生產(chǎn)發(fā)展、經(jīng)濟效益、環(huán)境保護及工農(nóng)關(guān)

25、系都能具有重要意義。</p><p><b>　　2.1工業(yè)布局問題</b></p><p>　　2.1.1工業(yè)布局的影響</p><p>　　建設(shè)一座電解廠，對全國的供應(yīng)業(yè)布局、一個地區(qū)或一個城市的合理發(fā)展、各工業(yè)區(qū)之間的經(jīng)濟協(xié)調(diào)及農(nóng)業(yè)發(fā)展等起著重要作用，應(yīng)根據(jù)工業(yè)布局大分散、小集中、多搞小城市的方針，按工農(nóng)結(jié)合，城鄉(xiāng)結(jié)合，有利生產(chǎn)，生活方便

26、的原則，進行廠址選擇和居住區(qū)的規(guī)劃，使之符合供應(yīng)業(yè)布局總體規(guī)劃及城市建設(shè)規(guī)劃要求。</p><p>　　2.1.2各工業(yè)區(qū)之間的經(jīng)濟協(xié)調(diào)</p><p>　　我國地域遼闊，經(jīng)濟發(fā)展水平差距較大，不僅表現(xiàn)為東、中、西部三大地帶間的巨大差距，而且還表現(xiàn)為三大地帶內(nèi)部各省區(qū)之間的差距。特別是改革開放以來得以 快速發(fā)展的東部沿海地帶，其內(nèi)部各省區(qū)之間、新興工業(yè)區(qū)和老工業(yè)區(qū)之間以及各省區(qū)內(nèi)部之間也存

27、在發(fā)展差距。由于不同區(qū)域的資源稟賦和社會經(jīng)濟條件不同，因 而，各具獨特的經(jīng)濟潛力和相對優(yōu)勢。區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展理論認(rèn)為：地區(qū)間分工應(yīng)建立在發(fā)揮各自優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，中央和地方政府應(yīng)積極支持和促成這種分工的形 成;國家對地區(qū)的傾斜政策與國家的產(chǎn)業(yè)政策和地區(qū)優(yōu)勢有機地結(jié)合起來，即對重點發(fā)展地區(qū)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)或國家重點支持發(fā)展的產(chǎn)業(yè)進行傾斜，對其他產(chǎn)業(yè)不予傾 斜，國家加快條件較好地區(qū)發(fā)展的同時，也要重視落后地區(qū)的發(fā)展，將地區(qū)差距控制在社會能夠承受的范圍

28、內(nèi)。</p><p>　　2.1.3廠址和居住區(qū)的規(guī)劃</p><p>　　我選擇的廠址位于位于秦晉豫黃河金三角中心――山西省永濟市境內(nèi)中條山北麓。圖紅1位置</p><p>　　2.2原材料供應(yīng)及交通運輸條件</p><p>　　鋁電解廠是連續(xù)性的，物料吞吐量一般較大，大型冶煉廠每晝夜要處理數(shù)千噸物料，如不及時吞吐，勢必影響生產(chǎn)，因此在選擇

29、廠址時，必須充分考慮交通問題，為了減少運輸費用，在保證良好的運輸條件下，應(yīng)使廠址盡可能接近原材料基地和銷售市場。</p><p>　　原材料供應(yīng)：山西鋁礦資源豐富，氧化鋁廠分布很多，多分布在山西南部，原料的供應(yīng)充足。</p><p>　　運輸?shù)臈l件：在省道S336上建造，與其他縣之間運輸可以走國道G59與國道G209，交通運輸非常方便，而且廠之間距離短，運輸成本低。</p>

30、<p>　　2.3供水供電條件及費用</p><p>　　鋁電解廠是大量用水和耗電多的企業(yè)，例如建設(shè)一座年產(chǎn)10萬噸鋁錠的電解廠，需要一座容量為250000KW左右的發(fā)電站做保證，因此希望廠址附近有充分的 水源和電源。我選擇的廠址是在黃河邊上，水源豐富，借著豐富的水源，黃河上有許多水利發(fā)電站，離廠最近的發(fā)電站是三門峽發(fā)電站，直線距離58公里，年發(fā)電量：13.1億千瓦小時，電力充足，電度電價為0.4812

31、,適合建廠。</p><p>　　2.4環(huán)境保護和節(jié)約用地問題</p><p>　　冶金生產(chǎn)的特點之一是無意例外地產(chǎn)出大量造成環(huán)境污染的三廢物質(zhì)，除必須有完善的三廢治理工程外，必須盡量考慮在主導(dǎo)風(fēng)向和主要水流的下游位置，安排好三廢處理廠和廢渣堆放場地，要有良好的自然通風(fēng)條件，并應(yīng)考慮廠址附近的居民點、城市發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)牧漁業(yè)及旅游勝地、自然資源保護區(qū)等問題，我國是農(nóng)業(yè)大國，人口多，土地相對少

32、，耕地也較少，因此在選擇廠址時，必須節(jié)約用地，不占或少占耕地，不拆除或少拆除建筑物，盡可能選擇荒山野嶺或坡地建廠，我所選擇的廠址符合這些條件，是在郊區(qū)的山邊上建的，可以修條1公里的路便和S336接上，交通無問題，并且不會占用耕地，不會拆除建筑，周圍無以上所說的居民點等，所以無污染問題，居民點距廠址有2公里的距離，坐公交車10分鐘，四周無牧漁業(yè)及旅游勝地、自然資源保護區(qū)等，適合建廠。</p><p>　　三、生產(chǎn)工

33、藝流程與技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的選擇與論證</p><p><b>　　3.1工藝流程</b></p><p>　　冶金工藝流程是指從單一的礦物原料或復(fù)雜的礦物原料經(jīng)過若干工序加工成品的過程，因此工藝流程的選擇，實質(zhì)上就是生產(chǎn)方法及生產(chǎn)工藝路線的選擇。由于原材料原有的成分、品質(zhì)等的不同，各個國家技術(shù)水平和技術(shù)政策的差別，乃至同一國家不同地區(qū)自然條件、環(huán)保要求等的不同，所選的工藝

34、流程也不同，可見工藝流程的選擇是一項十分復(fù)雜的綜合性的技術(shù)經(jīng)濟工作決策。一座新建有色冶金廠的全部設(shè)計內(nèi)容，都是圍繞著確定的工藝流程而展開的，所選工藝流程在技術(shù)是否先進可靠，經(jīng)濟上是否合理，將直接關(guān)系到企業(yè)的投資水平和建成后的生產(chǎn)水平、經(jīng)濟效果乃至工廠的前途。因此，工藝流程的選擇是一項十分重要的工作。</p><p>　　3.1.1工藝流程選擇的基本原則</p><p>　　所選工藝流程應(yīng)對

35、原料有較強的適應(yīng)性，能使產(chǎn)品品種具有可變性和多樣性，不致因原料成分有所變化而影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。</p><p>　　所選工藝流程，應(yīng)在確保產(chǎn)品符合國家及市場需求的前提下，能充分利用原料中各有價元素并獲得最高的金屬回收率、設(shè)備利用率、勞動生產(chǎn)率；能有效地進行三廢治理，保護環(huán)境；能簡化工藝，縮短流程，降低能耗，從而節(jié)省投資，降低成本。</p><p>　　3.1.2工藝流程圖</p&

36、gt;<p>　　下圖為我所選的工藝流程圖：3-1</p><p>　　氧化鋁 氟化鹽 陽極塊 直流電</p><p><b>　　排空</b></p><p><b>　　陽極氣體 </b></p><p><b>　　廢氣</b></p

37、><p><b>　　鋁液 </b></p><p><b>　　回收氟化物</b></p><p><b>　　鋁錠 合金</b></p><p><b>　　工藝流程圖3-1</b></p><p><b>　　四、冶金

38、計算</b></p><p>　　4.1鋁電解槽的簡介</p><p>　　鋁電解槽是煉鋁的主要設(shè)備。鋁電解槽分為自焙槽、預(yù)焙槽和試驗槽。預(yù)焙槽的陽極是預(yù)先焙制好的，預(yù)焙槽中又分為不連續(xù)陽極預(yù)焙槽和連續(xù)陽極預(yù)焙槽。不連續(xù)陽極預(yù)焙槽又分為邊部下料和中間下料槽。這兩種槽尤其是后者為目前鋁電解生產(chǎn)的主力槽型。自焙槽的陽極是電解生產(chǎn)中在電解槽上自行焙燒的，按照陽極棒的插入方式又分為側(cè)插

39、陽極電解槽及上插陽極電解槽兩種。由于自焙槽能耗大，且電解過程中產(chǎn)生有害的氣體不便收集而極易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此這種槽型正在不斷淘汰或被改造成預(yù)焙槽。下面的圖分別為不連續(xù)陽極預(yù)焙槽、連續(xù)陽極預(yù)焙槽、上插棒陽極自焙槽和側(cè)插陽極電解槽。</p><p>　　圖4-1不連續(xù)陽極預(yù)焙槽簡圖 圖4-2連續(xù)陽極預(yù)焙槽簡圖</p><p>　　圖4-3上插棒陽極自焙槽簡圖 圖4-4側(cè)插陽極電

40、解槽簡圖</p><p>　　4.2鋁電解槽結(jié)構(gòu)與計算</p><p><b>　　設(shè)計的參數(shù)</b></p><p><b>　　I=420ka</b></p><p>　　陽極電流密度選擇0.8A/cm²</p><p><b>　　電流效率為95%&

41、lt;/b></p><p>　　陽極尺寸選1550*1320*620，陰極尺寸選1600*515*450</p><p>　　大面尺寸為300mm，小面尺寸為420mm，陽極炭塊組間距取45mm，陽極行間距取250mm，陰極炭塊間距用炭糊扎縫30mm。</p><p>　　體系電壓4V，陽極氣體成分CO2 75% CO 25%，排煙量 7900m

42、9;/h</p><p><b>　　4.2.1陽極尺寸</b></p><p>　　陽極尺寸是鋁電解槽一個重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)。一般說來，電解槽容量越大，則陽極尺寸也要越大一些。預(yù)焙陽極炭塊尺寸，視陽極排列與組數(shù)不同，長度各異，。在這里，炭塊的高度是一個主要參數(shù)。一般傾向于采用稍高一些的炭塊，綜合各種因子的考慮，本設(shè)計陽極尺寸設(shè)計取為1550*1320*620mm<

43、/p><p>　　需要陽極面積S=420000/0.8=525000cm²需要陽極炭塊數(shù)n=52500/155*132=25.65，選26塊陽極，分二行排列，每行13組。</p><p>　　陽極實際面積與陽極電流密度值為：S=26*155*132=531960cm²</p><p>　　D=420000/531960=0.7A/cm²。&

44、lt;/p><p><b>　　4.2.2槽膛尺寸</b></p><p>　　取陽極到槽膛側(cè)壁尺寸為380mm，到槽膛端壁之距離為420mm。陽極炭塊組之間距離取45mm，陽極行間距離取250mm。由此計算：</p><p>　　槽膛長=2*420+13*1320+12*45-40=18500mm</p><p>　　槽膛

45、寬=2*300+2*1550+250=3950mm</p><p><b>　　槽深取560mm</b></p><p><b>　　4.2.3槽殼尺寸</b></p><p>　　槽底內(nèi)襯選擇 側(cè)部為散熱型結(jié)構(gòu)，一般底部和上部要加強保溫，在陰極炭塊底有炭素底墊（30mm）,三層耐火磚（3*65mm）,一層氧化鋁粉（100

46、mm）,三層保溫磚（3*65mm），硅酸鹽保溫磚一層（65mm）。</p><p>　　由此可計算底部厚度=450+30+3*65+100+3*65+65=1035mm</p><p>　　槽深=1035+560=1595mm </p><p>　　槽殼結(jié)構(gòu)有臂撐式和搖籃式兩大類。搖籃架是彈性變形體，這種槽殼受力不產(chǎn)生應(yīng)力集中，在電解槽的端角部位，不能發(fā)生斷裂現(xiàn)象，

47、這是搖籃式槽殼最大的優(yōu)點。搖籃支架選用360mm工字鋼，厚鋼板焊接而成，槽側(cè)壁都有一些搖籃架。</p><p>　　根據(jù)槽膛及槽內(nèi)襯尺寸可算出槽殼尺寸：</p><p>　　槽殼寬度=3950+2*125+12*2+25*2+2*300=4924mm</p><p>　　槽殼長度=18500+2*125+2*400+2*25=19640mm</p>&

48、lt;p>　　槽殼深度=560+1035+10+40+300=1945mm</p><p>　　4.2.4陰極炭塊數(shù)目</p><p>　　槽底部陰極炭塊選擇采用1600*515*450mm</p><p>　　陰極炭塊數(shù)n=18540/(515+30)=32</p><p>　　炭塊到端壁邊緣尺寸：{18540-（30*31+515*

49、32）}/2=565mm</p><p>　　炭塊到側(cè)壁邊緣尺寸=（3950-3370）/2=290</p><p>　　陰極電流密度D=420*1000/（32*200*140*2）=0.23A/cm²</p><p><b>　　4.2.5鋁母線</b></p><p>　　鋁電解槽有陽極母線，陰極母線和立

50、柱母線，都用鋁制作。鋁母線有兩種：壓延母線和鑄造母線，后者通用于高電流的大型電解槽，鋁母線的電流密度一般為0.25～0.40A/mm2。</p><p>　　電解槽陽極母線斷面為500mm×200mm，面積電流為0.35A/mm2，陽極母線采用鑄造鋁母線，兩端用軟母線連接，以便陽極母線升降，與立柱母線的連接采用壓接。</p><p>　　立柱母線斷面為320mm×480

51、mm，面積電流為0.38A/mm2。</p><p>　　陰極母線也采用鑄造鋁母線，遠電端母線面積電流為0.40A/mm2，近電端陰極母線經(jīng)電解槽槽底沿縱向中心引出，與遠電端母線匯集引入下一臺電解槽，從而使電流分布均勻，減少了母線用量，減少了大容量電解槽產(chǎn)生的磁場影響。 </p><p><b>　　4.2.6極距</b></p><p

52、>　　所謂極距，是指陰陽兩極之間的距離。在工業(yè)電解槽上，浸在電解質(zhì)里的陽極表面都是陽極工作面，而槽底上的鋁液表面實際上就是陰極工作面。為便于測量起見，一般取陽極底掌到鋁液鏡面之間的垂直距離作為極距。工業(yè)電解槽中，提高極距，則電解質(zhì)電壓降有所增大。根據(jù)實測，每提高極距10mm，引起電壓降增加400mV（旁插棒槽）或350mV（預(yù)焙槽）。因此在工業(yè)生產(chǎn)上宜在取得高電流效率的情況下，保持盡可能低的極距，以便減少單位鋁產(chǎn)量的電能消耗量。本

53、設(shè)計取極距為4.0cm。</p><p>　　4.3臺數(shù)的計算以及產(chǎn)量的衡算</p><p>　　4.3.1單個電解槽日產(chǎn)量計算</p><p>　　電解槽日產(chǎn)原鋁量按下式計算 P=0.3356Iηt×10（t/d）</p><p>　　鋁產(chǎn)量：P=0.3356*420000*95%*0.001=133.9kg/槽h</p&g

54、t;<p>　　每年每個槽子的產(chǎn)量=133.9*365*24=1172964kg/槽年=1172.964t/槽年</p><p>　　4.3.2電解槽槽數(shù)的確定</p><p>　　工作槽數(shù)的確定年產(chǎn)鋁20萬噸，則電解槽臺數(shù)N計算如下</p><p>　　N==200000/1172.964=170臺</p><p>　　4.3

55、.3備用槽槽數(shù)</p><p>　　備用槽槽數(shù)經(jīng)驗公式[13]</p><p>　　n=t=170*30/2000=2.55 取3臺</p><p><b>　　t此處取為30天</b></p><p><b>　　4.3.4電流密度</b></p><p>　　W=

56、5;10(KW·h/t)</p><p><b>　　式中 :</b></p><p>　　V———電解槽平均電壓 取4 V</p><p>　　W=×10=12689(KW·h/t)</p><p>　　4.3.5鋁電解槽的電壓平衡計算</p><p>　

57、　工業(yè)電解槽的電流消耗率，與電流效率和平均電壓兩個因素有關(guān)，降低平均電壓或提高電流效率都能夠減少電解槽的電能消耗率。</p><p>　　電解槽的平均電壓V=E實際+△V陽+△V陰+△V電解質(zhì)+△V母線+△V效應(yīng)+△V聯(lián)</p><p><b>　　（1）實際分解電壓</b></p><p>　　即極化電壓，就是Al2O3理論分解電壓與陽極過熱

58、電壓和陰極過熱電壓之和。采用炭陽極進行電解時，Al2O3理論分解電壓是1.1～1.2V,取1.15V。</p><p>　　現(xiàn)代大型預(yù)焙槽的陽極過電壓大約是0.4～0.5V。取其值為0.45V。</p><p>　　則實際分解電壓為1.60V。</p><p><b>　　（2）電解質(zhì)電壓</b></p><p>　　電

59、解質(zhì)電壓可根據(jù)柯魯鮑夫提出的經(jīng)驗公式計算：</p><p><b>　　△V電解質(zhì)=</b></p><p>　　式中 S——陽極的截面積，㎝2;</p><p>　　L——極間距離，cm;本設(shè)計陽極與陰極距離4.0～4.5cm，這里計算取4.2cm；</p><p>　　2（A+B）——陽極周長，cm;</p&g

60、t;<p>　　——電解質(zhì)比電阻，Ω·cm，電解質(zhì)的分子比在2.1～2.3之間時，取其值為0.53 Ω·cm。</p><p><b>　　△V電解質(zhì)=</b></p><p><b>　　4.4物料平衡計算</b></p><p><b>　　4.4.1鋁產(chǎn)量</b>

61、;</p><p>　　鋁產(chǎn)量：P=0.3356*420000*95%*0.001=133.9kg/槽h</p><p>　　4.4.2 Al2O3消耗量</p><p>　　產(chǎn)出1噸鋁所需氧化鋁=1000*102/54=1888.9kg/t</p><p>　　AL2O3消耗量比理論多1.5~6.0%，取1噸消耗為1930kg，</p

62、><p>　　AL2O3的槽/時消耗量=133.9*1930*0.001=258.43kg/槽時</p><p>　　AL2O3的理論槽/時消耗量=133.9*1888.9=252.92</p><p>　　AL2O3損失量=258.4-252.92=5.48</p><p>　　4.4.3氟化鹽的消耗量</p><p>

63、　　以下是生產(chǎn)每噸鋁的消耗：</p><p>　　需要冰晶石5*133.9/1000=0.67 kg</p><p>　　需要氟化鋁25*133.9/1000=3.35 kg</p><p>　　需要氟化鎂5*133.9/1000=0.67 kg</p><p>　　需要氟化鈣4*133.9/1000=0.54 kg</p>&

64、lt;p>　　4.4.4陽極炭塊的消耗</p><p>　　實際理論炭消耗=12*12*133.9/7/54=514 kg/槽時</p><p>　　CO2的生成量=44*9*133.9/54/7=140.28 kg/槽時</p><p>　　CO的生成量=28*3*133.9/54/7=29.76 kg/槽時</p><p>　　炭塊

65、消耗為450kg/tAL，則實際消耗為=133.9*450/1000=60.25 kg/槽時</p><p>　　炭的損失=60.25-51=9.25 kg/槽時</p><p>　　4.4.5物料平衡列表</p><p><b>　　4.5熱平衡計算</b></p><p><b>　　4.5.1熱收入<

66、;/b></p><p>　?。?）電能的收Q=4*420*1000*3600=6048000000KJ/h</p><p>　　（2）陽極反應(yīng)所得熱：根據(jù)反應(yīng)方程式</p><p>　　AL2O3+12/7C→2AL+9/7CO2+3/7CO</p><p><b>　　計算已得：</b></p>

67、<p>　　CO2的生成量140.28kg/槽日，所以nCO2=140.28/44=3.19kmol/槽h</p><p>　　CO的生成量29.76kg/槽日，所以nCO=29.76/28=1.06 kmol/槽h</p><p><b>　　在電解溫度下:</b></p><p>　　CO2的生成熱為394.97KJ/mol<

68、;/p><p>　　CO的生成熱為113.07KJ/mol</p><p>　　Q=（3.19*394.97+1.06*113.07）*1000=1379808.5 KJ /槽h</p><p><b>　　CO燃燒熱</b></p><p>　　CO+1/2O2=CO2 50%的CO發(fā)生了反應(yīng)</p><

69、;p>　　且CO的燃燒熱282.69 KJ/mol</p><p>　　Q背=282.69*1.06*50%*1000=149825.7槽h</p><p><b>　　4.5.2熱支出</b></p><p><b>　　AL2O3的反應(yīng)熱</b></p><p>　　AL2O3→2AL+3

70、/2O2</p><p>　　nAL2O3=109.59/102=1.07mol</p><p>　　在950℃下，AL2O3分解的自由能為：</p><p>　　G r=405760=3.75㏒T-92.22T=292986.52</p><p>　　G292986.52*4.2*2.53=3113274.76</p><

71、;p><b>　　氣體帶走的熱量</b></p><p>　　氣體平均比熱：C=1.25JK/m³℃</p><p>　　煙氣平均溫度85℃，基礎(chǔ)溫度25℃</p><p>　　Q=1.254*7900*（85-25）=954396KJ/h</p><p><b>　　鋁液帶走熱</b&g

72、t;</p><p>　　鋁比熱298~933℃為C=4.96+0.002296Tcal/mol</p><p><b>　　鋁比熱:</b></p><p>　　933~1273℃位C=7.00cal/mol</p><p>　　融化熱為93kcal/mol</p><p>　　Q1=（4.96

73、+0.0029*1231/2）*133.9/27*4.2*1231/2=86944.93KJ/h</p><p>　　Q2=93*133.9*4.2=52301.34 KJ/h</p><p>　　Q3=7*133.9/27*4.2*△t=145.80*1231/2=89739.9 KJ/h</p><p>　　Q總=86944.93+52301.34+89739.

74、9=228986.2 KJ/h</p><p><b>　　殘極帶走熱：</b></p><p>　　C殘：C消=160:400 C消=60.25</p><p>　　C殘=60.5*160/400/13=1.85Kmol/h</p><p>　　殘極表面溫度450℃，電解溫度為950℃</p>&

75、lt;p>　　殘極的平均溫度為（950+450）/2=700℃</p><p>　　Q殘極帶走的熱=1.85*4.1*4.2*700=10266.39 KJ/h</p><p>　　QAL2O3=1000*4.2=4200 KJ/h</p><p>　　Q殘總=10266.39+4200=14466.39</p><p>　　加熱氟鹽、

76、冰晶石22W/kg-AL</p><p>　　Q鹽=22*3600*133.9*0.001=10604.88 KJ/h</p><p><b>　　散熱損失</b></p><p>　　Q=7577634.2-10604.88-14466.39-228986.2-954396-3113274.76=3255905.97 KJ/h</p&g

77、t;<p>　　4.5.3熱量平衡表</p><p>　　第五章 鋁電解槽正常生產(chǎn)管理</p><p>　　5.1 電解車間的生產(chǎn)管理</p><p>　　人類使用一定的工具，按照一定的方法對勞動對象進行勞作，從而構(gòu)成生產(chǎn)力。電解車間的管理者在從事管理活動中應(yīng)從生產(chǎn)力的三要素來著眼，充分發(fā)揮要素的能動作用，并注意調(diào)整三者之間的關(guān)系。</p>

78、<p>　　電解鋁生產(chǎn)過程簡單，產(chǎn)品永遠不變，因此，作業(yè)方法也相應(yīng)穩(wěn)定。電解反應(yīng)由于是在結(jié)殼封閉的熔池內(nèi)進行，而熔體的高溫、腐蝕和沖刷使安裝各種傳感器異常困難，故不能從多側(cè)面反映槽內(nèi)的反映情況，不得不借助直觀感覺和體會。從而使對過程的判斷和處置帶有濃厚的經(jīng)驗性。</p><p>　　隨著槽型不斷大型化、操作機械化、自動化水平的日益提高，與舊式電解車間相比，280KA中心下料預(yù)焙槽顯現(xiàn)出，對作業(yè)時間安

79、排和作業(yè)質(zhì)量更加嚴(yán)格，各工種，上下式序間配合更加緊湊，協(xié)調(diào)，指導(dǎo)生產(chǎn)更加重視數(shù)據(jù)解析的大趨勢。電解車間是工廠主體車間，供電、陽極、鑄造、化驗、工藝車隊，原料供應(yīng)庫，槽修、電解設(shè)備維修、計器等車間工作節(jié)奏服從于電解生產(chǎn)的節(jié)拍，他們的產(chǎn)品質(zhì)量或服務(wù)質(zhì)量只有通過電解生產(chǎn)的成績才能體現(xiàn)和得到檢驗。</p><p>　　電解生產(chǎn)的特點和車間在工廠中所處的核心地位就決定了電解車間生產(chǎn)管理的基本點。</p>&l

80、t;p>　　5.1.1．車間生產(chǎn)管理的一般法則</p><p>　　人是生產(chǎn)力最活躍的要素。生產(chǎn)管理的核心，就是要發(fā)揮其活力。所謂“活力”有兩層意義。其一，是指從事電解工作的人都能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗，始終保持旺盛的工作熱情和責(zé)任態(tài)度，其二是操作著要熟練掌握各項操作，基層管理者要懂得技術(shù)條件和操作管理的方法，并具備較強過程分析和改善的能力。對此，車間的管理者應(yīng)調(diào)動政治、行政、分配、教育等手段，長期不懈地致力提

81、高操作者和基層管理者的政治素質(zhì)及業(yè)務(wù)素質(zhì)。</p><p>　　從構(gòu)成生產(chǎn)力的另兩個要素考慮，結(jié)合電解生產(chǎn)特點，應(yīng)從如下方面入手實施管理：</p><p><b>　?、磐交?lt;/b></p><p>　　電解車間每天的所進行的作業(yè)都有固定的時間和程序，這是由過程平穩(wěn)所要求的，也是多功能天車作業(yè)能力決定的。因此，一到某一時間，所有參與作業(yè)的不同

82、工種的操作都必須到達現(xiàn)場，并且在指定的時間內(nèi)完成作業(yè)。根據(jù)電解車間作業(yè)時間表，排出了其他車間配合作業(yè)的節(jié)奏，從而形成了整個工廠的工作拍節(jié)。電解車間和其他車間都必須遵守已經(jīng)約定的配合時間表，到時同步動作，使任務(wù)完成協(xié)調(diào)，高效。</p><p><b>　?、茦?biāo)準(zhǔn)化</b></p><p>　　對于連續(xù)性強，機械化自動化程度高，工序間環(huán)環(huán)相扣的大工業(yè)來說，成百上千的人集中

83、在一起，從事著相同的勞動，制造著同樣的產(chǎn)品，這就需要在操作方法，管理制度和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)上的高度統(tǒng)一。因此，現(xiàn)代工廠中都把制訂標(biāo)準(zhǔn)、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)作為生產(chǎn)管理的重要內(nèi)容，工廠只有執(zhí)行了標(biāo)準(zhǔn)化，才有可能使生產(chǎn)指標(biāo)跨上一個新臺階。</p><p><b>　?、蔷饣?lt;/b></p><p>　　指進入電解車間物流和從電解車間移出的物流均衡?！熬狻焙瑑芍匾饬x：第一，物流不能中斷；

84、第二，投入和產(chǎn)出都保持在一定范圍之內(nèi)，維護投入產(chǎn)出的均衡是生產(chǎn)的重要內(nèi)容。簡言之，槽子穩(wěn)定是物流均衡的基礎(chǔ)，物流均衡又是槽子穩(wěn)定的客觀表現(xiàn)。</p><p><b>　?、仍O(shè)備管理</b></p><p>　　電解的主要操作，技術(shù)條件的調(diào)整，物流的進出都是建立在設(shè)備正常的基礎(chǔ)上，有人講，設(shè)備好壞是電解死或活的問題，工藝的好壞是指標(biāo)高或低的問題。一句話，設(shè)備不正常，同步

85、化，標(biāo)準(zhǔn)化，均衡化均為奢談。在電解車間，除電解槽外最重要的設(shè)備是多功能天車、凈化大風(fēng)機、計算機、槽控箱和電解槽，因此要加強對此設(shè)備的管理。</p><p><b>　?、扇尜|(zhì)量管理</b></p><p>　　全面質(zhì)量管理是發(fā)動群眾參加管理，實現(xiàn)從把關(guān)的一種行之有效的管理形式，全面質(zhì)量管理的基本思想是，以防為主，處理為輔；把管結(jié)果變成管原因，把處理事故變?yōu)樽ト粘９ぷ?/p>

86、的嚴(yán)格管理，使每個操作，每項技術(shù)條件都處于受控狀態(tài)，且整個過程中，始終貫徹用數(shù)據(jù)說話，對于鋁電解這個連續(xù)性強，多人參與，效果反映遲緩，經(jīng)驗色彩較濃的行業(yè)，全面質(zhì)量管理非常有用。</p><p>　　5.1.2．車間機構(gòu)及管理層次</p><p><b>　?、跑囬g管理機構(gòu)</b></p><p>　　電解車間的生產(chǎn)管理，涉及面寬，內(nèi)容復(fù)雜，絕非

87、一個人能包打天下，需要一批人按照不同的分工，構(gòu)成不同的層次去進行管理。電解廠房、計算機室、供料與凈化部在流程上是互相聯(lián)系不能分割的。三者產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)都是電解過程分析所不可缺少的。其具體分工如下：</p><p>　?、俟芾碚撸ㄜ囬g主任、區(qū)長）、監(jiān)督者（區(qū)長、班長），執(zhí)行者（各類操作工人）層次分明，職位明確。</p><p>　?、谧鳂I(yè)組工種齊全，減少了因按工種劃分，而造成任一作業(yè)都需要電

88、解工區(qū)對外聯(lián)系的麻煩和扯皮。</p><p>　?、蹚S房自成小系統(tǒng)，配備的設(shè)備管理員、技術(shù)員、吸出管理員、資料員能獨立地進行設(shè)備管理，電解操作管理，日常對外聯(lián)系和過程的初步分析。</p><p>　?、苘囬g具備較強的數(shù)據(jù)處理和過程分析能力，能夠提供廠房各種資料，指導(dǎo)廠房改善過程，使電解生產(chǎn)始終充滿向上的活力。</p><p><b>　　⑵電解車間管理層次

89、</b></p><p>　　電解車間管理者層次一般劃分為管理者、監(jiān)督者、執(zhí)行者、三者承擔(dān)的職能不同，不同層次管理者管理的內(nèi)容和深度不同。</p><p>　　①車間正、副主任按照工廠下達的計劃，制定符合車間實際的實施計劃；研究計劃實施中生產(chǎn)存在的操作質(zhì)量，技術(shù)條件，設(shè)備運轉(zhuǎn)，原材料質(zhì)量，工種間配合協(xié)作等方面的問題，并及時發(fā)出改善指示。遇到重大問題負責(zé)與配合車間聯(lián)結(jié)，或向廠長匯

90、報并接受指示。</p><p>　?、趨^(qū)長他們是第一線的管理人員，每天都要處理大量的業(yè)務(wù)問題和協(xié)調(diào)方面的問題。他們應(yīng)精通操作和異常狀況發(fā)布操作或處置，能夠做到：按操作標(biāo)準(zhǔn)對廠房、區(qū)的操作質(zhì)量和技術(shù)條件進行嚴(yán)格管理；及時、準(zhǔn)確地異常情況發(fā)布操作或處理指示；將車間方針和實施計劃具體化，制訂落實措施，向班組貫徹，并檢查班組長工作。定期向管理人員對電解生產(chǎn)的現(xiàn)狀進行分析，指出存在的問題，提出改善的可能性和可行性意見；定期

91、或不定期向廠房，區(qū)提供操作質(zhì)量和槽子趨勢的分析資料；協(xié)助車間，廠房，區(qū)制訂槽基準(zhǔn)和實現(xiàn)長期目標(biāo)的措施；指導(dǎo)廠房，區(qū)操作質(zhì)量的推進；負責(zé)對操作標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件提出修正意見。</p><p>　?、郯?、組長是操作班的負責(zé)人，必須精通操作標(biāo)準(zhǔn)，善于做群眾工作。他們應(yīng)做到，經(jīng)常檢查操作質(zhì)量，貫徹操作標(biāo)準(zhǔn)；負責(zé)異常情況下的處置和協(xié)調(diào)；負責(zé)貫徹車間在操作方法的改善意見；團結(jié)，領(lǐng)導(dǎo)好部下，完成操作，現(xiàn)場清掃和設(shè)備維護任務(wù)，不發(fā)生

92、人身，設(shè)備事故。</p><p><b>　?、请娊廛囬g定員</b></p><p>　　電解車間定員是根據(jù)設(shè)計車間擬定的產(chǎn)品方案和生產(chǎn)規(guī)模規(guī)定具有一定質(zhì)量的各類人員的數(shù)量指標(biāo)。定員工作的中心任務(wù)是在保證生產(chǎn)需要的前提下，按照精兵簡政、提高效率的原則。合理使用勞動力，節(jié)約勞動力。對生產(chǎn)崗位的定員主要是按照崗位的性質(zhì)和勞動量來選定，不同素質(zhì)的勞動力應(yīng)有不同的崗位配置，做

93、到用其所長，避其所短，優(yōu)化組合；各車間的管理人員按全車間的5%來確定。人員崗位是：每個車間三個主任，兩個副主任分別負責(zé)設(shè)備和生產(chǎn)，每車間分4個區(qū)，每個區(qū)有兩個班長和兩個區(qū)長，每個區(qū)一個生產(chǎn)班，生產(chǎn)班分4個作業(yè)組，每個組設(shè)立一個作業(yè)組長，每個作業(yè)組包括天車工、操爐工兩個工種，車間設(shè)立一個綜合班，負責(zé)整個車間的抬母線、檢修、以及檢測等工作。即臺母線兩個組，每組4人，檢修槽兩個組，每組8人，檢測4人，另外車間辦公室2人，負責(zé)車間的原財物料的領(lǐng)

94、用、發(fā)放、保管，以及日常辦公工作，總?cè)藬?shù)為454人。具體見表電解車間定員表。</p><p>　　表5-1 電解車間定員表</p><p>　　以上就是電解車間的不同層次的管理的人員配置。</p><p>　　5．2 電解車間工藝技術(shù)條件管理</p><p>　　新槽啟動后，經(jīng)過三個月的調(diào)整，逐漸形成規(guī)整的爐膛，電解槽進入正常生產(chǎn)階段。在

95、正常生產(chǎn)期，需要對各項工藝技術(shù)條件進行管理，這些工藝技術(shù)包括槽電壓，加料量（指氧化鋁通過加料間隔管理來實現(xiàn)），鋁水平和電解質(zhì)水平，陽極效應(yīng)，槽溫等，在保證電解槽操作質(zhì)量的前提下，管理好這些技術(shù)條件，電解槽就能在長期的狀態(tài)下工作，獲得高電流效率和低能量消耗，此為電解生產(chǎn)管理的主體，須特別重視。</p><p>　　5.2.1 槽電壓管理</p><p>　　槽電壓指電解槽正常工作的電壓，由電

96、解槽的陽極母線壓降、卡具壓降、鋁導(dǎo)桿壓降、爆炸焊壓降、鋼爪-碳塊壓降、陽極碳塊壓降、陰極壓降、分解與極化壓降、電解質(zhì)壓降、效應(yīng)分?jǐn)倝航到M成。</p><p>　　生產(chǎn)中槽電壓的管理主要是注重于隨槽子狀態(tài)而變化的，主要是對陽極壓降、陰極壓降、電解質(zhì)壓降和效應(yīng)分?jǐn)倝航档目刂?，其中陽極壓降則是由陽極生產(chǎn)單位取保證。</p><p>　　由于各個槽安裝質(zhì)量有異，槽工作狀態(tài)不一。每個槽的電壓并不絕對

97、一致，需要依據(jù)實際情況人為設(shè)定。槽電壓的管理就是依照人為設(shè)定的槽電壓為目標(biāo)，通過計算機忠實地實行監(jiān)控進行自動調(diào)整控制。</p><p>　　在電流恒定的條件下，電壓是調(diào)節(jié)電解槽能量平衡最重要、最易實現(xiàn)的因素之一，因此，電壓管理實質(zhì)是電解槽能量平衡的管理。通過變更設(shè)定電壓實行對槽電壓進行控制，實質(zhì)是通過增減極距來變更電解質(zhì)電壓降，因為槽電壓與極距呈現(xiàn)確定的線性函數(shù)關(guān)系，即隨著極距的增長而升高。當(dāng)槽電壓恒定，但爐底、

98、陽極電壓降增高時，或電解質(zhì)電阻變大時，極距就會被壓縮，從而引發(fā)病變。為了使電壓能真正與極距呈現(xiàn)確定的線性對應(yīng)關(guān)系，在實際中應(yīng)盡量保證陽極、陰極電壓降接近設(shè)計值，并按基準(zhǔn)要求保持電解質(zhì)成分，并使這些項目穩(wěn)定。</p><p>　　在電流恒定的條件下，電壓是調(diào)節(jié)電解槽能量平衡的最重要，最易實現(xiàn)的因素之一，因此，電壓管理實質(zhì)是電解槽能量平衡的主要管理。實際生產(chǎn)中，通過增減極距來變更電解質(zhì)電壓降來實現(xiàn)對槽電壓的控制。&l

99、t;/p><p>　　下列情況需要將電壓上升：</p><p>　　電解槽熱量不足，效應(yīng)多發(fā)或早發(fā)。</p><p>　　需要指出的是：凡是通過變更其它技術(shù)條件能達到同樣的目的，就盡量不要上升是電壓。這樣以防止提高電壓對槽膛產(chǎn)生的副作用。</p><p>　　在電解槽恢復(fù)過程中，應(yīng)根據(jù)實際情況及時調(diào)整，否則產(chǎn)生熱量收支不平衡，惡化槽況。</

100、p><p>　　5.2.2 鋁水平及出鋁管理</p><p>　　鋁水平的作用主要是穩(wěn)定磁場，降低針振和電壓擺發(fā)生的機率與幅度，并減少對陰極的侵蝕等。由于鋁的導(dǎo)熱性好，使電解槽內(nèi)溫度分布比較均勻，因此保持較高的鋁水平使陽極底部熱量能夠及時地散發(fā)出去，有利于調(diào)節(jié)、降低槽溫，減弱二次反應(yīng)。較高的鋁水平能儲存較大的熱容量，因此使得電解槽有較大的熱穩(wěn)定性。在偶然發(fā)生的陽極效應(yīng)、槽電壓升高和電流增大時，

101、可使電解槽內(nèi)產(chǎn)生的大量多余熱量儲入鋁水中，而不至于使電解槽溫度上升得過高，不會給電解槽的熱穩(wěn)定性帶來很大的影響，這對改進和提高電解槽的電流效率是有好處的。事實證明，電解槽容量越大，電解質(zhì)和鋁水越多，電解槽的這種熱穩(wěn)定性就越好，越能承受諸如換極作業(yè)等對電解槽的干擾。鋁具有良好的導(dǎo)電性能，具有使陽極電流和陰極電流分布比較均衡的功能。較高的鋁水平能使電解槽周圍形成規(guī)整、穩(wěn)固的槽幫，收縮鋁液鏡面，提高陰極電流密度，這些因素均有利于提高電流效率、

102、降低電耗、提高電解槽壽命。低鋁水平，對電解槽的平穩(wěn)、高效和安全生產(chǎn)均帶來了較為不利的后果。</p><p>　　由上可以看見，電解槽的鋁水平的管理十分重要。管理的重點是平衡保持確定的鋁水平，防止偏高偏低。鋁水平的管理，首要條件是采用正確的測量方法，取得準(zhǔn)確的鋁水平數(shù)據(jù)。測定的方法一般為一點測定法和三點測定法。</p><p>　　出鋁量的管理是指怎樣確定各臺槽吸出多少鋁，即確定指示量。嚴(yán)格

103、地講，每臺槽每次的出鋁量應(yīng)等于出鋁周期內(nèi)所產(chǎn)的鋁量，但實際生產(chǎn)中難以做到準(zhǔn)確把握此量。由于鋁水平關(guān)系到槽子的熱平衡以及正常生產(chǎn)，我們也應(yīng)以鋁水平來決定出鋁量的多少，保證電解槽穩(wěn)定生產(chǎn)。</p><p>　　5.2.3 極上保溫料的管理</p><p>　　極上保溫料是維持電解槽熱平衡的一個重要因素。槽子的熱設(shè)計確定之后，生產(chǎn)中必須保證熱輸入與熱支出的平衡，才能達到槽子平穩(wěn)運行。極上保溫材料

104、主要是保持槽子熱量的作用，但它也可作為調(diào)節(jié)熱支出的手段，通過增減極上保溫料的厚度，調(diào)節(jié)電解槽的熱支出，但不能只考慮這一種手段，必須與槽電壓，鋁水平高度調(diào)整配合實施。</p><p>　　正常槽極上保溫料加的不足，自然會導(dǎo)致槽子走向冷態(tài)，必須升高槽電壓來維持熱平衡，勢必造成多耗電能。生產(chǎn)管理中必須按設(shè)計所確定的來添加。當(dāng)輸入熱量過剩時，可適當(dāng)減薄保溫料厚度加大槽散熱，否則過剩的熱量就會通過側(cè)部散出，使槽幫變薄。當(dāng)輸

105、入熱量不足時，可適當(dāng)增加保溫料厚度，角部和廠房兩頭及過道邊易散熱槽的保溫料要稍厚些，冬季時節(jié)也可適當(dāng)厚些。</p><p>　　極上氧化鋁厚度的標(biāo)準(zhǔn)值為16～18cm，即與陽極鋼爪橫梁下限2～3cm齊為標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　5.2.4 效應(yīng)管理</p><p>　　陽極效應(yīng)是鋁電解過程中發(fā)生在陽極上的一種特殊現(xiàn)象，無論哪種解釋機理都有氧化鋁濃度降低的原因。傳統(tǒng)

106、的電解工藝認(rèn)為陽極效應(yīng)的發(fā)生可以調(diào)整槽子的熱平衡，校正電解槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁的濃度，并達到潔凈電解質(zhì)，清理陽極底掌．爐底沉淀以及規(guī)整爐膛的目地。但是當(dāng)陽極效應(yīng)發(fā)生時，電解過程會中止，很容易燒壞良好的側(cè)部爐幫，使熔體電解質(zhì)過熱，造成電流效率降低及環(huán)境污染．并浪費大量電能、原材料、人力。因此國內(nèi)外各大鋁廠都在努力降低陽極效應(yīng)系數(shù)．減少效應(yīng)的發(fā)生。</p><p>　　在電解槽的正常生產(chǎn)中，我們總是希望能按照設(shè)定的陽極

107、效應(yīng)系數(shù)發(fā)生效應(yīng)。但是在現(xiàn)場生產(chǎn)中不可避免存在設(shè)備故障及技水條件不合理的情況．因此不正常的效應(yīng)發(fā)生在所難免。在大型預(yù)焙鋁電解槽煉鋁生產(chǎn)過程中，所謂非正常效應(yīng)就是沒有按照設(shè)定的效應(yīng)系數(shù)在效應(yīng)等待以外期間發(fā)生的效應(yīng)。其主要有以下幾種類型。</p><p><b>　　(1)突發(fā)效應(yīng)</b></p><p>　　未到效應(yīng)等待期發(fā)生的效應(yīng)即為突發(fā)效應(yīng)。其主要產(chǎn)生的原因是電壓偏

108、低。熱輸入不足，鋁水平偏高。極上保溫料不足。加料量不足?？砂匆韵鲁绦蜻M行判斷與處理，如圖5－1所示。</p><p>　　圖5.1 突發(fā)效應(yīng)處理程序</p><p><b>　　(2)延遲效應(yīng)</b></p><p>　　AE在設(shè)定的效應(yīng)系數(shù)的等待期以后，推遲發(fā)生或不發(fā)生即為延遲效應(yīng)，其發(fā)生的主要原因是陽極本身有異常。物料過剩，電壓過高或Al水

109、平過低，可按以下程序判斷處理，如圖6－2所示。</p><p>　　圖5.2 延遲效應(yīng)處理程序</p><p><b>　　(3)異常效應(yīng)</b></p><p>　　(1)效應(yīng)電壓小于15 V的效應(yīng)，其產(chǎn)生的主要原因是陽極底掌有局部病變，引起短路，電解質(zhì)水平過高引起槽子過熱，可按以下程序進行判斷與處理，如圖5－3所示。</p>

110、<p>　　圖5.3 效應(yīng)電壓小于15V的處理程序</p><p>　　(2)效應(yīng)電壓高于35 V，其產(chǎn)生原因主要是AE時人為提高電壓；電解質(zhì)水平壓低；鋁水平過高或槽子過冷。可按以下程序化進行判斷處理．如圖6－4所示。</p><p>　　圖5.4 效應(yīng)電壓小于35V的處理程序</p><p>　　實踐證明，只要認(rèn)真把好操作關(guān)，提高陽極質(zhì)量，把好支配物料和

111、熱因素的各項技術(shù)條件，并合理將他們組合，可望能取得效應(yīng)管理的滿意效果。</p><p>　　5.2.5 效應(yīng)間隔管理</p><p>　　AE間隔，亦稱AE設(shè)定時間，即指上次AE結(jié)束時刻起，到停止本次加料歷程，開始等待AE時止的規(guī)定時間，這是人為設(shè)定的。</p><p>　　AE間隔越短，效應(yīng)次數(shù)越多，等待AE的時間越長，加料次數(shù)越少，說明AE間隔這個參數(shù)能夠影響加

112、料量，其實際意義為：相隔多長時間清理一次槽內(nèi)積料，校準(zhǔn)一次氧化鋁濃度，這個AE間隔取值取決于加入量與槽實際需要量的偏差的大小。</p><p>　　因此要按照槽子的實際情況，調(diào)整好效應(yīng)間隔。</p><p>　　5.2.6 原鋁質(zhì)量管理</p><p>　　鋁的質(zhì)量是鋁電解生產(chǎn)中一項重要指標(biāo)，純度高的鋁具有良好的化學(xué)物理性能，而鋁中雜質(zhì)增多將影響其理化性能，如導(dǎo)電

113、性變壞、耐蝕性降低、白光反射率降低等。因此在電解槽中力求生產(chǎn)出高品位的鋁，純度越高，使用價值越高。</p><p>　　一、影響原鋁質(zhì)量的因素</p><p>　　(1)原材料對原鋁質(zhì)量的影響</p><p>　　眾所周知，鋁錠的質(zhì)量與企業(yè)效益息息相關(guān)，鋁品位越高，其價格和銷路也越好，但好品位的鋁錠來源于高質(zhì)量的原鋁，因此我們有必要先摸清影響原鋁質(zhì)量的主要因素。影響

114、原鋁質(zhì)量的雜質(zhì)成份，主要的是鐵(Fe)、硅(Si)兩種，它們的含量高低直接影響原鋁的品位。對預(yù)焙槽而言，由于其上部增加了陽極鋼爪和打殼錘頭，加上炭陽極質(zhì)量和保溫料質(zhì)量的影響，使得原鋁質(zhì)量更難控制。</p><p>　　(2)病槽對原鋁質(zhì)量的影響</p><p>　　原料中的雜質(zhì)有一部分沉積在槽膛內(nèi)壁上的結(jié)殼里，一旦電解槽失常進入熱行程，這部分結(jié)殼便會熔化，而沉積在結(jié)殼里面的雜質(zhì)被鋁還原，使

115、鋁內(nèi)雜質(zhì)含量增多，同時用于保護側(cè)部炭塊及粘土耐火磚層的結(jié)殼將熔化，炭塊中的灰分及炭塊外部的粘土耐火材料便會被腐蝕，也使鋁內(nèi)雜質(zhì)增多，而且在處理病槽時，隨著鐵工具伸入槽中的次數(shù)增加，熔入槽內(nèi)的鐵含量將升高。</p><p>　　(3)破損槽對原鋁質(zhì)量的影響</p><p>　　電解槽破損后，炭素中的灰份以及耐火材料內(nèi)襯中的雜質(zhì)進入鋁中，同時陰極鋼棒熔化造成原鋁中雜質(zhì)含量增多。</p&g