輕金属冶金学课程设计.docVIP

《轻金属冶金学》课程设计 题 目： 铝电解槽的车间设计 系 部： 建筑与资源工程系 班 级： 11冶金技术2班 学 号： 姓 名： 王奇 指导老师： 皮国民 目 录 绪 论 ….……………………………………………...…...…...………………...2 第一章 铝电解生产工艺的介绍 5 1.1 电解方法的发展历史 5 1.2 现代生产方法 5 1.3 电解槽简介 6 1.4 现代铝电解槽结构 7 1.4.1 预焙阳极电解槽 7 1.4.2 自焙阳极电解槽 9 1.4.2 各种槽型的比较 11 1.5 采用的生产方法 12 第二章 铝电解槽正常生产保持的技术条件 12 2.1 槽电压 12 2.2 极距 13 2.3 电解温度 13 2.4 电解质成分 13 2.5 电解质水平和铝液水平 15 2.6 阳极效应系数 15 2.7 电流密度 16 第三章 电解原理 17 3.1 阴极过程 17 3.2 阳极过程 17 第四章 铝电解槽计算 18 4.1 阳极结构参数的选择与计算 18 4.2 电解槽槽体结构选择计算 18 4.3 阴极结构参数的选择及计算 20 4.4 铝电解槽导电部件的选择与计算 20 第五章 设计心得 22 第六章 附图《中间下料式预焙阳极电解槽图》 绪 论 在有色金属之中，轻金属发展较晚，十八世纪末被陆续发展后，十九世纪初才得以分离为单独的金属，本世纪才开始工业生产。然而轻金属的生产迅速，铝的产量在1956年超过了铜，跃居有色金属之首，成为产量仅次于钢铁的金属。 在国家优先发展铝的方针指导下，我国铝工业走过了半个世纪的发展历程，已形成地质、采矿、选矿、冶炼、产品开发、教育、科研、设计、施工、商务贸易、较完整的工业体系，先后建成抚顺、山东、郑州、贵州、兰州、青海、白银、陕西、包头、青铜峡、平果、云南、焦作扥一批电解铝厂和一批中小电解铝厂，带动了相关产业的发展。 我国已跻身于世界铝的生产大国和消费大国，在世界绿叶中占有举足轻重的地位。随着我国经济的快速发展，国民经济许多部门对铝的需求不断扩大，产不足需的矛盾日益突出。 从历史发展的趋势看，20世纪80年代以来世界铝的产量与消费基本上是同步增长。世界铝的产量从1976年的1286.3万t上升到1985年的1542.9万t，同期消费量从1407.6万t上升到1613.8万t。进入20世纪90年代以来，世界原产铝产量从1992年的1853万t上升到2003年的2737.7万t，年均递增3.6%，同期中国、美国、德国分别从125.4万t、413.7万t、145.7万t，上升到519.4万t、566.7万t、191.6万t，年均递增13.8%、29%、25%，日本从243.2万t下降到202.3万t，年均递减1.7%。2004年世界产原铝2920万t，同比增加了6.4%，2005年达到3191万t同比增长9.3%，同期消费量为3162万t，增长4.7%。 我国正处于工业化中期阶段，随着我国经济和社会发展进程加快，对铝的需求日益增长，20世纪90年代以来，我国原铝消费年均以16%的速度递增。据中国有色金属工业协会预测，我国对原铝的消费2010年达880万t、2020年将达到1300万t。对氧化铝的需求到2010年达2040万t、2020年为2600万t。目前我国已成为世界首位的原铝生产大国与消费大国。 我国铝土矿以一水硬铝石为主，矿石铝硅比以中等级居多，铝硅比为10、7~10、4~7、4的资源储量分别占保有储量的3.9%、26.1%、59.5%和7.5%。我国铝土矿资源的突出特点是高铝、高硅、高铁，决定了氧化铝生产工艺流程长、能耗大、成本高，虽经济科技攻关，开发出适合中国铝资源特点的烧结法、混联法、拜耳法生产工艺，并已经运用到生产时间中且取得较好的成效，但就整体而言，我国氧化铝生产与国外先进水平相比仍有较大差距。 铝土矿资源的保障程度差是制约我国氧化铝工业快速发展的重要原因。据最近资料显示按人均占有铝土矿资源储量计算，我国仅有400KG（而世界平均水平为4000KG），只相当于世界人均的10%。根据需求预测，未来的20年我国累计铝消费将达到1.7亿t，未来30年将达到3.3亿t，如果这些消费全由国内供矿，现有储量和基础储量将无法满足未来20年的需要。 目前我国铝土矿正规开采的比例不到50%。而采富弃贫、采大弃小、采易弃难、乱采滥挖高达50%以上