Теоретические основы электролитического производства алюминия

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

1. История завода………………………………………………………………….4

2. Производственная структура завода……………...…………………………...5

3. Электролизное производство: сырье, технологическая схема, конструкция и работа электролизера с ВТ. ………………………………………………………6

4. Производство анодной массы: сырье, технологическая схема, основное оборудование…………………………………………………………………….10

5. Литейное производство: технологическая схема, оборудование продукция………………………………………………………………………...146. Производство вторичного криолита: сырье, технологическая схема, качество криолита……………………………………………………………….18

Заключение……………………………………………………………………….28

Список используемой литературы……………………………………………...30

Введение

В соответствии с учебным планом я проходил учебную практику на Новокузнецком алюминиевом заводе, ОАО Русал-Новокузнецк с 29.06.15 по 12.07.15.

Целью прохождения практики является ознакомление с организацией алюминиевого производства, задачами, функционированием и техническим оснащением предприятий отрасли; изучение производственной структуры производственного объекта, его техническим оснащением, спецификой выполняемых работ, технологическими процессами, входящими в производственный цикл; получение первичных профессиональных навыков по специальности.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• изучить историю Новокузнецкого алюминиевого завода;

• ознакомиться с производственной структурой «Новокузнецкий алюминиевый завод» (НКАЗ);

•изучить электролизное производство;

• рассмотреть производство анодной массы;

• изучить особенности литейного производства;

• изучить производство вторичного криолита.

История завода

Новокузнецкий алюминиевый завод (НКАЗ) — предприятие цветной металлургии, расположено в городе Новокузнецке Кемеровской области. Полное название — открытое акционерное общество «Новокузнецкий алюминиевый завод», в латинской транскрипции — Joint Stock Company «Novokuznetsk Aluminium Plant».

Входит в состав крупнейшей в мире алюминиевой компании «Российский алюминий». Является пятым по величине производителем алюминия в России.

Датой рождения завода принято считать 7 января 1943 года, когда был выплавлен первый сибирский алюминий.

В годы Великой Отечественной войны завод выдал около 28 тыс. тонн алюминия. Каждый второй советский штурмовик, истребитель и бомбардировщик были сделаны из Кузнецкого алюминия.

В 1993 году государственное предприятие НКАЗ было преобразовано в акционерное общество открытого типа «Новокузнецкий алюминиевый завод», с 1997 по 2001 завод входил в состав Микома, а с 2001 года ОАО «Новокузнецкий алюминиевый завод» входит в состав Компании РУСАЛ (с марта 2007 года — «Российский алюминий»).

В 2001 году завод получил сертификат соответствия системы менеджмента качества требованиям международного стандарта ISO 9001.

В 2006 году завод получил сертификат соответствия системы менеджмента качества требованиям международного стандарта ISO 16949.

В 2007 году завод получил сертификат соответствия системы экологического менеджмента качества требованиям международного стандарта ISO 14001.

Производственная структура завода

Новокузнецкий Алюминиевый Завод (НкАЗ) расположен в г. Новокузнецке Кемеровской области. Производственные мощности НкАЗ располагаются на двух промышленных площадках (НкАЗ-1 и НкАЗ-2).

Производственные мощности завода включают:

• производство анодной массы (2 участка подготовки анодной массы – УПАМ-1,2);

• электролизное производство алюминия (6 серий электролиза в составе 11 корпусов - ЭП-1, 2);

• литейное производство (2 литейных отделения – ЛО-1, 2);

• газоочистку, пылеулавливание и производство вторичных фтористых солей.

Поставки основных видов сырья (глинозема, фтористого алюминия, криолита, нефтяного кокса и каменноугольного пека) на ОАО «РУСАЛ Новокузнецк» осуществляются из России, Украины, Казахстана, Туркмении, Аргентины, Индии и Китая.

Основные характеристики предприятия:

На учебной практике мы посетили литейный цех, участок по производству анодной массы, а так же центральную заводскую лабораторию (ЦЗЛ).

Электролизное производство: сырье, технологическая схема, конструкция и работа электролизера с ВТ

Теоретические основы электролитического производства алюминия

Сущность электролитического метода получения алюминия заключается в следующем. Глинозем растворяется в расплавленном криолите, в котором он диссоциирует на ионы, что в упрощенном виде можно представить реакцией

Al₂O₃ « 2Al³⁺ + 3O^2-.

Другие компоненты электролита также диссоциируют на ионы. В соответствии с величинами разрядных потенциалов на электродах будут разряжаться ионы Al³⁺ и O^2-.

На катоде: 2Al³⁺ + 6e = 2Al;

На аноде: 3O^2- - 6e + 1,5C = 1,5CO₂.

Суммарный процесс в электролизе:

Al₂O₃ + 1,5C = 2Al + 1,5CO₂.

Второй закон термодинамики утверждает, что система переходит самопроизвольно из первого состояния во второе, если во втором состоянии энергия Гиббса меньше чем в первом. Между тем, для реакции

Al₂O₃ + 3C(1 состояние) = 2Al + 3CO(2 состояние)

отличие между энергиями Гиббса второго и первого состояний при достаточно высокой температуре 1000 ⁰С составляет +1090 кДж, и только при высоких температурах более 2000 ⁰С разность становится отрицательной.

Процесс протекающий в электролизере, состоит в электролитическом разложении глинозема, растворенного в электролите. На жидком алюминиевом катоде выделяется алюминий, который периодически извлекается из ванны и направляется в литейное отделение. Суммарная реакция в электролизере, может быть представлена уравнением

Al₂O₃ + хC = 2Al + (2х-3)CO +(3-х)CO₂

Таким образом, в процессе электролиза расходуется только глинозем и углерод анода, а также электроэнергия, необходимая для разложения глинозема и для поддержания необходимой температуры электролита.

Из опыта работы алюминиевых заводов Сибири (САЗ, ХАЗ, КрАЗ, БрАЗ, НкАЗ, ИркАЗ) для получения 1т алюминия необходимо:

Глинозема, кг 1915-1930

Углерода анода, кг 450-600

Фторидов, кг 15-45

Электроэнергии (в переменном токе), кВт*ч 13750-15700.