Конструкция электролизера с СОА

Катодное устройство

Катодное устройство алюминиевого электролизера предназначено для создания условий, необходимых для протекания процесса электролиза в криолитно-глиноземном расплаве

 

 

Анодное устройство

Анодное устройство алюминиевого электролизера, являясь одним из электродов, предназначено для подвода тока в зону непосредственного протекания процесса электролиза.

 

 

Ошиновка электролизера

Ошиновка является токонесущим элементом конструкции электролизера и состоит из двух частей — анодной и катодной.

 

 

Показатели процесса электролиза

 

 

Расчётная часть

 

Материальный баланс

 

В процессе электролиза криолитоглинозёмного расплава расходуется глинозём, фтористые соли и угольный анод. При этом образуется расплавленный алюминий и газообразные оксиды углерода.

Расчет веду на основании заданных параметров:

- сила тока I = кА

- анодная плотность тока d_а = А/см²

- выход по току η = %

Расход сырья N, кг на получение 1 кг алюминия

- глинозем, N_Г =

- фтористый алюминий, N_Фа =

- фтористый кальций, N_Cа =

- анодная масса, N_М =

Проектируемый цех состоит из серий.

 

2.1.1 Производительность электролизера

Производительность электролизера Р_А1, кг рассчитывается по закону Фарадея:

Р_А1 = j _* I _* τ _* η, (1)

где j - электрохимический эквивалент алюминия 0,335г/(А*ч);

I - сила тока, кА;

τ - время, час;

η - выход по току, д. е.

P _А1 =

 

Расчёт прихода сырья в электролизёр

Приход материалов в электролизёр рассчитывают исходя из норм расхода на 1кг алюминия и производительности электролизёра в час P_Al. Затраты по сырью составят:

- глинозема R_Г, кг

R_Г = P_{Al *} N_Г (2)

R_Г =

- фтористых солей (А1F₃,СаF₂ ) R_Ф, кг

R_Ф =P_{Al *} (N_Фа+ N_Ca) (3)

R_Ф =

- анодной массы R_м, кг

R_м = P_{Al *} N_М (4)

R_м =

 

Расчёт продуктов электролиза

Количество анодных газов рассчитывают исходя из их состава и реакций, протекающих в электролизёре.

 

Для расчета принимаю состав анодных газов, % (масс.): СO₂ – 60; СО – 40.

При получении ……….. кг алюминия выделится кислорода m₀, кг:

m_o (5)

где 48 и 54 – молярная масса соответственно кислорода и алюминия в глиноземе.

m_o =

Из этого количества в двуокись углерода свяжется кислорода m_оco_2, кг:

m_оco₂ = (6)

m₀co₂ =

в окись углерода свяжется кислорода m_оco, кг:

m_оco = (7)

m_оco =

где 60 и 40 – процентное содержание оксида углерода (CO₂) и окиси углерода (СО) соответственно.

Отсюда можно рассчитать количество углерода связанного в двуокись m_cco₂, кг:

m_cco₂ = (8)

m_cco₂ =

Количество углерода связанного в оксид углерода, m_cco, кг:

m_cco = (9)

m_cco =

Таким образом, в час выделяется оксидов Pco₂ и Pco, кг:

Pco₂ = m_оco₂ + m_cco₂ (10)

Pco₂ =

Pco = m_оco + m_cco (11)

Pco =

Всего образуется анодных газов Ргаз, кг:

Ргаз = Pco₂ + Pco (12)

Ргаз =

 

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:

G = P_{Al *} (Nг - 1,89) (13)

G =

Потери углерода Rуг, кг находят по разности прихода анодной массы R_м и расхода углерода, связанного в окислы:

Rуг = R_м - (m_cco₂ + m_cco) (14)

Rуг =

Приход фторсолей в электролизёр принимаем равным их расходу.

 

 

 

Таблица 1-Материальный баланс электролизера на силу тока кА

 

Приход	кг	%	Расход	кг	%
Глинозем			Алюминий
СО2
СО
Анодная масса			Потери:
Глинозем
Фтористые соли
Фтористые соли			Анодная масса
Всего			Всего

 

Конструктивный расчет

 

В задачу конструктивного расчета входит определение основных размеров электролизера.