某电解铝生产车间规划设计报告

年产15万吨电解铝的铝电解车间设计专业：冶金工程学生：王鹏指导老师：党晓娥设计总说明我国是当今世界的产铝大国，铝的性能优越，并且可以与其他多种金属构成各式各样的合金，在国民经济的各个部门广泛应用，成为不可缺少的金属材料。

现代铝工业有三个主要生产环节：（1）从铝土矿提取纯氧化铝（2）用冰晶石—氧化铝熔盐电解法生产金属铝（3）铝加工。

此外还有两个辅助环节：炭素电极制造和氟盐生产。

铝电解槽是炼铝的主要设备，本文在分析了大量文献资料和实地调研的基础上，对铝电解槽结构进行了设计计算，对生产电解铝工艺过程的能量平衡进行了计算，以熟悉铝电解过程，并在计算的基础上，对主要设备进行选型和车间平面设计及总图运输方案确定。

本文也介绍了电解过程物理化学反应，铝电解质体系的性质，电解槽的启动和常规作业流程以及电解车间设计的基本原理。

关键词：铝，电解槽，能量平衡，设计Aluminum Plant Design of Annual Output 150,000 TonsAluminumSpeciality: metallurgical engineeringStudent: Wang PengInstructor: Dang Xiao EDesign DescriptionChina is the world's largest aluminum producing countries, Al's superior performance, and the other with a wide range of metal alloys, in the national economy wider use of the various departments, become an indispensable metal materials.Modern Aluminum Industrial production has three main components: (1) Extract from the bauxite-alumina (2) with cryolite - molten aluminum electrolysis aluminum production (3) aluminium fabrication. There are also two supplementary links: carbon electrode manufacturing and fluoride salt production.Lianlv aluminium cell is the main equipment, the paper in the analysis of a large number of literature and field research on the basis of aluminium cell structure of the design, electrolytic aluminum production process of the energy balance is calculated to familiar with the aluminum Electrolysis process, and in the calculation on the basis of major equipment selection and workshop graphic design and the total transport scheme for the plans. This paper also introduced the electrolytic process of physical and chemical reactions, electrolyte aluminum nature of the system, the start-up cell and conventional electrolysis processes and the basic principles of design workshops.Keywords:Aluminum, Energy Balance, Electric Cell，Design目录1 绪论 (1)1.1 铝及相关介绍 (1)1.1.1 铝的简介 (1)1.1.1.1 铝的发现 (1)1.1.1.2 铝的特性 (1)1.1.1.3 废铝的回收再利用 (3)1.1.1.4 铝的用途 (5)1.1.2 我国铝土矿分布状况 (6)1.1.2.1 我国铝土矿资源概况及分布 (6)1.1.2.2 资源状况 (6)1.1.2.3 资源特点 (7)1.1.2.4 我国铝土矿储量分布 (7)1.1.3 铝的工业制取方法 (8)1.2 电解铝的发展现状 (9)1.3 电解铝的市场供应状况 (10)1.4 我国电解铝技术存在的问题 (11)1.4.1 电解槽寿命 (11)1.4.2 阳极质量 (12)1.4.3 电流密度 (12)1.4.4 电流效率 (13)1.4.5 过热度 (14)1.4.6 铝电解槽初晶温度和过热度的控制技术 (14)1.4.7 工业铝电解槽电解质初晶温度和过热度的测量 (15)1.5 预焙槽炼铝的生产技术 (16)1.5.1 铝电解槽的预热 (16)1.5.2 预焙槽的启动 (17)1.5.3 预焙槽的启动后期 (19)1.5.4 病槽及病槽治理 (20)1.6 低温铝电解 (23)1.6.1 低温铝电解的研究 (23)1.6.2 低温铝电解的展望 (24)1.7 设计内容与目的 (25)2 电解槽设计及相关计算 (26)2.1 基础计算 (26)2.2 铝电解槽结构参数的确定 (27)2.3 铝电解槽的电压分配 (31)2.3.1 极化电动势 (31)2.3.2 电解质电压降 (32)2.3.3 阳极电压降 (33)2.3.4 阴极电压降V阴 (33)2.3.5 铝母线电压降、阳极效应均摊电压V效应均摊 (34)2.4 物料平衡 (35)2.4.1 物料平衡计算 (35)2.4.2 物料平衡列表 (36)2.5 能量平衡 (36)2.5.1 计算方法与基础条件 (36)2.5.2 能量平衡计算 (37)2.5.3 能量平衡列表 (43)2.6 铝电解槽炭阳极与阳极炭块 (44)2.6.1 阳极炭块及炭块组 (44)2.6.2 预焙阳极操作 (46)2.6.3 炭阳极生产工艺及设备流程 (46)2.6.3.1 原料库和沥青库 (48)2.6.3.2 煅烧 (49)2.6.3.3 破碎磨粉工段及配料混捏 (49)2.6.3.4 成型、焙烧 (50)2.6.3.5 主要设备 (50)参考文献 (53)致谢 (54)专题：电解铝厂污染物及治理 (55)1 绪论1.1 铝及相关介绍1.1.1 铝的简介1.1.1.1 铝的发现铝是地球上含量极丰富的金属元素，其蕴藏量在金属中居第2位。

30万吨铝电解车间设计以30万吨铝电解车间设计为标题，本文将介绍一个典型的30万吨铝电解车间的设计要点和特点。

一、车间概述30万吨铝电解车间是一个用于生产铝金属的工业车间。

铝电解车间是铝冶炼工艺中的关键环节，通过电解法将铝矿石转化为铝金属。

30万吨铝电解车间的设计目标是实现每年生产30万吨的铝金属。

二、车间布置1. 原料区：用于存放铝矿石和其他辅助原料，保证生产的连续性和稳定性。

2. 电解区：包括电解槽、阳极区、阴极区等设备，用于将铝矿石转化为铝金属。

3. 电源区：供应电力给电解槽，保证电解过程的正常进行。

4. 成品区：存放生产的铝金属，待进一步加工和销售。

三、设计要点1. 电解槽设计：电解槽是铝电解车间的核心设备，其设计要考虑到电解效率、能源消耗和生产成本等因素。

在30万吨铝电解车间设计中，应采用高效节能的电解槽，以提高生产效率和降低能源消耗。

2. 设备安排：车间内的设备应根据工艺流程进行合理的布置和安排，以保证生产的连续性和高效性。

同时，要考虑到设备的维护和检修，方便工作人员进行操作和维护。

3. 环境保护：铝电解车间的生产会产生一定的污染物，如二氧化碳和氟化物等。

因此，在设计中要考虑到环境保护的要求，采取相应的措施减少污染物的排放。

4. 安全性设计：铝电解车间是一个高温、高压、高电流的工作环境，安全性是设计的重要考虑因素。

要合理设置安全设备和安全防护措施，确保工作人员的安全。

5. 自动化控制：30万吨铝电解车间的生产规模较大，采用自动化控制系统可以提高生产效率和稳定性。

在设计中应考虑到自动化控制系统的布局和功能，确保生产的稳定运行。

四、特点和优势1. 生产规模大：30万吨铝电解车间是一个大型的工业车间，具有较高的生产规模和产能。

2. 高效节能：车间采用高效节能的电解槽和设备，能够提高生产效率和降低能源消耗。

3. 环保可持续：在设计中考虑到环境保护的要求，采取相应的措施减少污染物的排放，符合可持续发展的要求。

预焙槽铝电解车间设计本科毕业设计摘要：本文是以预焙槽铝电解车间设计为本科毕业设计的主题，通过对车间工艺流程、设备布局、环境控制等方面的分析和设计，旨在提高车间生产效率和产品质量，减少能源消耗和环境污染。

文章将从车间工艺流程、设备布局、环境控制等方面展开详细的设计和分析。

关键词：预焙槽铝电解车间；工艺流程；设备布局；环境控制1. 引言随着铝合金在工业生产中的广泛应用，预焙槽铝电解车间作为铝生产的重要环节，对生产效率和产品质量有着重要影响。

因此，对预焙槽铝电解车间进行科学合理的设计和规划，对提高生产效率和产品质量，减少能源消耗和环境污染具有重要意义。

2. 车间工艺流程设计预焙槽铝电解车间的工艺流程主要包括：铝原料的预处理、预焙槽的装料、电解反应、铝液的处理和成品的包装等环节。

在设计车间工艺流程时，需要充分考虑生产的连续性和稳定性，避免生产过程中出现瓶颈和浪费。

在预处理环节，需要对铝原料进行清洗和破碎处理，以保证原料的质量和稳定性。

在预焙槽的装料环节，需要考虑料斗和输送设备的布局，以保证原料的均匀装料和稳定投料。

在电解反应环节，需要合理设置电解槽和电解设备，以保证电解反应的稳定性和高效率。

在铝液处理和成品包装环节，需要合理设置铝液处理设备和包装设备，以保证产品的质量和包装的稳定性。

3. 设备布局设计在预焙槽铝电解车间的设备布局设计中，需要充分考虑生产设备的布局和通道的设置，以保证生产设备的连续性和稳定性。

在设备布局设计中，需要遵循“人、料、机、法、环”相结合的原则，充分考虑生产作业的人机工程学和生产设备的配套性。

在设备布局设计中，需要合理设置原料的储存区、生产设备的布局区、产品的包装区和废气处理设备的设置区。

在原料的储存区，需要考虑原料的分类和储存方式，以保证原料的质量和稳定性。

在生产设备的布局区，需要考虑设备的布局和通道的设置，以保证生产设备的连续性和稳定性。

在产品的包装区，需要考虑包装设备的布局和通道的设置，以保证产品的包装质量和稳定性。

年产量15万吨的电解铝生产车间设计施工方案技术标目录一、施工组织设计第一篇总述1 总说明 (24)1.1 编制依据 (24)1.2 编制的指导思想 (24)1.3 本工程包括的内容和范围 (24)1.4 承建本工程的优势条件 (24)2 工程概况2.1 工程概述 (25)2.2 招标文件要求 (26)2.3 工程特点 (26)第二篇施工组织1 施工组织1.1 施工总体部署 (27)1.2 施工组织机构 (28)2 施工总进度网络计划2.1 编制说明 (30)2.2 施工总进度网络计划 (30)3 施工现场平面布置3.1 施工平面布置规划及管理 (30)3.2 施工现场总平面布置图 (30)3.3 临时用地计划表 (30)4 各项需用量计划4.1 拟投入本工程的劳动力计划 (33)4.2 主要机械设备计划及进场时间计划 (33)4.3 本工程主要工程用料需用计划 (33)第三篇施工方案1 土建工程 (38)2 电解槽制作安装 (52)3 电解槽内衬砌筑 (66)4 铝母线安装 (74)5 铝电解烟气净化回收系统 (84)6 贮输料系统 (90)7 电气设备安装 (90)第四篇工程管理措施1 冬雨季施工措施1.1 冬季施工措施 (114)1.2 雨季施工措施 (116)2 确保工程质量的技术组织措施2.1 质量保证体系 (116)2.2 确保工程质量的技术组织措施 (116)3 确保安全生产的技术组织措施 (121)4 确保文明施工技术组织措施 (125)5 确保工期的技术组织措施 (126)6 减少扰民噪音、降低环境污染的技术措施 (127)7 地下管线及其它地下地下设施的保护加固措施 (127)二、项目管理班子配备1 项目管理班子人员配备表 (129)2 项目经理、副经理简历表 (130)3 项目技术负责简历表 (133)4 项目管理班子配备情况辅助说明 (135)5 项目管理人员资格证书、获奖证书、业主证明 (136)6 拟分包项目名称和分包人情况表 (155)一、施工组织设计第一篇总述1 总说明我公司荣幸地通过了某某桥头发电有限责任公司电解铝一期工程施工Ⅰ、Ⅱ标段的资格预审，并参加招标范围的投标。

年产20万t铝的铝电解车间设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

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对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

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作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

年产20万吨铝的铝电解车间设计摘要本设计是毕业设计，依据毕业任务书进行了一年产20万吨铝锭的铝电解车间的设计。

在查阅有关文献、翻阅了自己所学的相关课程下，对我国铝工业的发展、国际炼铝的综合情况进行了简明的论述；并确定了冰晶石熔盐电解的方案，选用并论证了420KA电解槽的技术经济指标。

作了厂址的选择与论证及铝电解槽的设计计算、物料平衡及能量衡算、铝电解烟气净化及原料输送、环境保护、技术经济评价及成本核算等内容。

并绘制CAD四张，以及完成了一份毕业实习报告书。

关键词：电解铝电解槽毕业设计目录一、绪论 (3)1.1铝的物理化学性质 (3)1.2国内外铝工业发展的现状及趋势 (4)2.1工业布局问题 (8)2.1.1工业布局的影响 (8)2.1.2各工业区之间的经济协调 (8)2.1.3厂址和居住区的规划 (9)2.2原材料供应及交通运输条件 (9)2.3供水供电条件及费用 (10)2.4环境保护和节约用地问题 (10)三、生产工艺流程与技术经济指标的选择与论证 (11)3.1工艺流程 (11)3.1.1工艺流程选择的基本原则 (11)3.1.2工艺流程图 (12)四、冶金计算 (13)4.1铝电解槽的简介 (13)4.2铝电解槽结构与计算 (14)4.2.1阳极尺寸 (14)4.2.2槽膛尺寸 (15)4.2.3槽壳尺寸 (15)4.2.4阴极炭块数目 (16)4.2.5铝母线 (16)4.2.6极距 (17)4.3台数的计算以及产量的衡算 (17)4.3.1单个电解槽日产量计算 (17)4.3.2电解槽槽数的确定 (17)4.3.3备用槽槽数 (18)4.3.4电流密度 (18)4.3.5铝电解槽的电压平衡计算 (18)4.4物料平衡计算 (19)4.4.1铝产量 (19)4.4.2 Al2O3消耗量 (19)4.4.3氟化盐的消耗量 (20)4.4.4阳极炭块的消耗 (20)4.4.5物料平衡列表 (20)4.5热平衡计算 (21)4.5.1热收入 (21)4.5.2热支出 (22)4.5.3热量平衡表 (24)第五章铝电解槽正常生产管理 (25)5.1电解车间的生产管理 (25)5.1.1．车间生产管理的一般法则 (25)5.1.2．车间机构及管理层次 (27)5．2电解车间工艺技术条件管理 (30)5.2.1 槽电压管理 (31)5.2.2 铝水平及出铝管理 (32)5.2.3 极上保温料的管理 (33)5.2.4 效应管理 (33)5.2.5 效应间隔管理 (37)5.2.6 原铝质量管理 (37)第六章冶金环境保护 (41)6.1环境保护的重要性 (41)6.2铝电解厂烟气中的污染物及其危害 (42)6.3铝电解的环境保护 (44)七、编说明书绘车间平面图及电解槽三视图 (46)八、结束语 (46)九、文献 (48)一、绪论1.1铝的物理化学性质铝的物理性质1、银白色的轻金属,较软,2、密度2.7g/cm3,3、熔点660.4℃,沸点2467℃,4、它有良好的导电性和传热性.所以铝常用来做导线,制造各种炊具.5、铝对光的反射性能良好,反射紫外线比银还强,铝越纯,它的反射能力越好,铝的化学性质1、和氧气反应：铝粉可燃铙4Al+3O2=2Al2O3（发强白光）2、和非金属反应：2Al+3S=Al2S33、和热水反应：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑（反应缓慢）铝和水发生置换反应：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑4、和较不活动金属氧化物反应：3Fe3O4+8Al9Fe+4Al2O35、和酸反应：在常温下浓硫酸和浓硝酸可使铝钝化.盐酸和稀硫酸可跟铝发生置换反应,生成盐并放出氢气.2Al+3H2SO4(稀)=Al2(SO4)3+3H2↑2Al+6HCI=2AlCl3+3H2↑6、和盐溶液反应：2Al+3Hg(NO3)2=3Hg+2Al(NO3)37、和碱溶液反应：主要和NaOH、KOH强碱溶液反应,可看做是碱溶液先溶解掉铝表面氧化铝保护膜 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑注：1.铝和不活动金属氧化物（主要是难熔金属氧化物如Cr2O3、V2O5以及Fe2O3等）的混合物,都叫铝热剂,在反应中铝做还原剂.反应过程放大量热,可将被还原的金属熔化成液态2.铝在加热时可以跟浓硫酸或硝酸反应,情况较复杂不做要求1.2国内外铝工业发展的现状及趋势世界金属统计局表示，2008年全球前10个月铝市供应过剩113.2万吨，远远超过去年同期4.4万吨的过剩量。

某电解铝生产车间规划设计报告某电解铝生产车间规划设计报告摘要大型化是当今世界铝电解技术发展的大趋势。

在现有的320kA~350kA大型铝电解槽基础上，进一步开发并建设高效、稳定和更为节能的400kA大型铝电解槽技术是当今世界各大铝业公司研究和追求的目标。

并且我国已经有多家铝电解企业已经建成400kA级铝电解生产线。

我们紧随时代步伐，设计了400kA预焙槽铝电解车间。

车间设计包括厂址选择、电解槽设计、电压平衡、能量平衡劳动定员及成本核算等。

该设计的年产量为22万吨，电流效率高达94%。

经过多方论证厂址选择伊川县工业园区。

前言自上世纪80年代以来，我国电解铝技术取得了很大的发展，尤其在大型预焙铝电解槽的设计技术、制造技术、生产技术等领域形成了自己的大型铝电解技术体系，开发成功了300kA~400kA大型铝电解槽。

先进的300kA~350kA大型预焙槽及其配套技术得到了广泛应用，从而减少了能量消耗和环境污染，但与国外先进电解槽相比较，我国电解槽在设计、制作、电解槽单位面积产铝量及吨铝直流电耗等方面还存在一定差距[1]。

我国自主研发的400kA级大型预焙阳极铝电解槽技术，于08年由中国铝业兰州分公司、沈阳铝镁设计研究院研制开发获得成功。

并与2008年3月21日通过了由中国有色金属工业协会组织的科学技术成果鉴定。

现安装于中国铝业兰州分公司SY400电解槽[2]，技术指标先进，同比350kA，300kA电解槽具备投资省，经济效益高的特点，能够满足建设技术起点高、装备先进、大规模的铝电解系列，单系列产能超过320kt/a以上，为中国铝工业的国际化奠定坚实的基础。

同时SY400电解技术具备是世界领先水平的电解技术，是当前世界系列生产电流强度最大，单槽产量最大，综合指标最先进并具有自主知识产权的铝电解槽。

与之前的300kA和350kA级的电解槽相比，400kA级大型预焙阳极铝电解槽技术具有以下创新点：1、优化设计了合理的母线配置，提高了大型槽磁流体稳定性；2、采用5段上烟道结构设计，有利于提高集气效率和改善环境；3、采用电解厂房通风和电解槽整体热平衡相结合、摇篮架与槽壳整体焊接、槽壳外部焊接散热片、电解槽小面采用摇篮架与槽壳焊接、电解槽槽壳和内衬整体位于操作面下等技术，保证了大型电解槽的热稳定性，改善了劳动环境；4、采用阴极炭块与阳极炭块投影相对应的技术，有利于阳极和阴极的电流分布均匀；5、采用了电解槽全面控制和标准化操作体系，有效控制电解槽热平衡与物料平衡，开发了适应大型槽稳定、安全的焙烧启动技术，形成了400kA电解槽生产操作管理技术；6、采用四种不同品质阴极炭块进行工业试验，均达到了400kA电解槽试验目标。