生产现场管理预焙槽铝电解车间设计本科毕业设计
提高大型预焙电解槽原铝质量生产实践
提高大型预焙电解槽原铝质量生产实践闫太网【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】3页(P33-35)【作者】闫太网【作者单位】山西华圣铝业有限公司【正文语种】中文本文通过对电解原铝质量的分析，介绍了工业化熔盐电解法生产中影响原铝质量的因素，同时分别从原材料、电解工艺技术条件和过程管理及工序控制等多方面提出切实可行的提高原铝质量的措施。
铝具有质轻、良好的导电性和导热性、可加工性以及构成高强度、耐腐蚀性的合金等优良性能，铝是有色金属中应用最广泛的金属。
世界上除少量的铝以纯铝的形态应用以外，85%以上的铝是以合金的形态应用于交通、航空、汽车、建筑、包装材料、电力等行业。
铝合金的生产对原铝质量提出了很高的要求，原铝质量的好坏直接影响到下游铝合金产品的质量，对于电解铝企业，提高原铝质量显得尤为重要。
目前大型预焙铝电解槽由于采取导杆钢爪组，造成原铝中铁含量容易因阳极破裂钢爪熔化而上升，给电解铝生产造成困难。
因此提高原铝质量的生产实践有着积极重要的意义。
生产铝的方法有多种，就现代铝工业来讲，主要采取冰晶石-氧化铝熔盐电解法，其生产工艺流程如图1。
从原铝的生产工艺流程可以看出，影响原铝质量的因素从大的方面来讲，主要是原料氧化铝和阳极炭块以及电解生产工艺。
1 原铝中主要杂质通过对大量的电解原铝质量对比，笔者发现，电解槽中原铝杂质含量的变化主要是金属铁和硅，减少原铝中铁和硅的含量成为提高原铝质量的主题，从山西华圣铝业有限公司情况看，影响原铝质量的主要因素是铁含量。
2 华圣铝业原铝铁平衡情况原辅材料中含铁是铝液中铁的基础来源，也是判定工艺是否存在问题的基准数据。
电解槽中引入杂质铁的主要原料有氧化铝、氟化铝（含再生电解质）、电解质块（破碎覆盖料）。
按实际吨铝消耗进行分析计算，具体见表1。
从表1中可以看出：电解质块对铝液铁含量贡献率最大，占45.86%；其次为氧化铝的贡献率，占35.40%，炭阳极占18.32%。
汉江集团铝业公司电解铝分公司电解三车间QC小组--降低200kA电解铝预焙槽的吨铝直流电耗
2006年QC小组活动材料降低200kA电解铝预焙槽的吨铝直流电耗课题类型：现场型小组名称：汉江集团铝业公司电解铝分公司电解三车间QC小组发表人：王宇1.小组概况⑴小组名称：汉江集团铝业公司电解铝分公司电解三车间QC小组⑵课题名称：降低200kA电解铝预焙槽的吨铝直流电耗⑶成立时间：2005年1月⑷活动时间：2005年8月~2005年11月⑸小组成员：（见表1）表1 QC小组成员列表2.选题理由2.1选题意义⑴2005年7月，市场Al2O3价格攀升至4700元/吨，造成生产成本的进一步提高，同时铝锭单价却一直在16700元/吨徘徊；⑵电解三车间五万吨生产系统，系外购协议供电模式，电价为0.345元/度，使得五万吨相对于原铝业公司3+2系统生产成本又进一步提高；⑶目前，我公司Al2O3供应日趋紧张，整个十万吨系统随时会面临“断粮”的危险，公司于2005年9月对我车间40台电解槽进行停槽处理，这无形给我车间形成一种压力；⑷我车间自2005年初以来，电流效率持续下滑，吨铝电耗持续上升，槽工作情况逐渐呈恶化趋势，如不及时解决，可能会使槽技术条件严重破坏。
面对上述困境，电解三车间不得不在这次QC活动中寻求一条稳定生产，节能降耗，提产增效的途径，来为企业创造更多利润，实现更多价值。
2.2选定课题降低200kA电解铝预焙槽的吨铝直流电耗3.现状调查从图1可以看出，三车间一区在2005年5~7月，吨铝直流电耗明显上升，7月时吨铝直流电耗达到13509.12kWh/t-Al，比设计指标13397.00kWh/t-Al高出112.12kWh/t-Al。
图1 2005年5~7月一区吨铝直流电耗情况3.活动目标3.1目标确认吨铝直流电耗达到设计要求13397 kWh/t-Al（见图2）。
图2 目标柱状图3.2目标依据⑴五万吨吨铝电耗设计值为13397 kWh/t-Al，只要通过良好的技术条件摆布，严格的生产运营管理，完全可以达到目标要求；⑵一区直流电耗于04年12月~05年2月平均吨铝直流电耗达到13426 kWh/t-Al，非常接近设计目标；⑶五万吨系统设计先进，后期管理严格有效，为后面正常生产提供了良好的基础；4.原因分析经过小组讨论分析，认为造成一区吨铝直流电耗偏高的主要原因可能有以下几个方面（见图2）：图2 1区技术指标偏低的主要原因分析5.要因分析我们继续对上节中的末端要因进行鉴定，并排除了一部分影响因素，最终要因确认结果如表2所示：表2 要因确认表续表2 要因确认表6.对策计划针对上面的6个要因，QC小组制定相应的对策表如下（见表3）：表3 对策表7.对策实施7.1试验计划为了更好的了解两水平对生产技术各项指标的影响，同时避免试验失败时带来的过多的经济效益损失，QC小组经过商议决定从一区中抽出9个试验槽（701～709＃）分为3组分别进行对比研究。
300KA级大型预焙铝电解槽的设计分析
300KA级大型预焙铝电解槽的设计分析300KA级大型预焙铝电解槽的设计分析1前言近年来，随着铝用途的推广、使用量的增加，电解铝工业迅猛发展，奔着节能降耗及节约投资的目的，目前国内两大轻金属设计研究院（贵阳院和沈阳院）相继推出了280KA、300KA、320KA、350KA 等单系列、高产能的大型预焙铝电解槽。
综观国内各大铝厂，新上项目以300KA的槽型居多，该型槽通过近三年的运行，经生产单位与设计单位的共同探讨，300KA预焙电解槽的槽型趋于成熟。
下面对沈阳院的两种300KA预焙电解槽和贵阳院的一种320KA预焙电解槽的设计构造作一对比分析。
2三种槽型设计现状2.1河南豫港龙泉铝业有限公司第一个系列二十万吨300KA预焙电解槽是沈阳院推出的第一代300KA槽型。
其特点是双面二十组阳极,五点进电、四点下料，电解槽侧部采用75mm厚的氮化硅结合碳化硅新型侧部砖块；阴极钢棒与阴极母线的连接采用钢铝爆炸复合块焊接；阳极导杆截面为200×180，阳极炭块为550×660×1550，其设计参数如表一：表一河南豫港龙泉铝业有限公司一系列300KA预焙电解槽设计参数名称单位数值电流强度 KA 300 阳极尺寸mm 550×1330×1550 阳极断面cm2 20×155×132=409200 阳极电流密度 A/cm2 0.733 槽膛平面尺寸mm 3880×14500 大面加工距离 mm 300 小面加工距离mm 420 槽膛深 mm 500 阳极升降速度 mm/min 75 阳极升降行程mm 400 升降电机功率KW 7.5 打壳间隔时间s 72 每次下料量kg 2×1.82.2河南豫港龙泉铝业有限公司第二个系列二十万吨300KA预焙阳极电解槽是沈阳院的第一代300KA预焙槽的改进型，依据第一代槽的运行状况，本系列做了如下改进：首先，下料系统由原常规设计的四点下料变为六点下料；其次，电解槽长侧板外焊接加强散热片；第三，电解槽侧部氮化硅结合碳化硅砖块厚度由75mm加厚为90mm；第四，人造伸腿加高；第五，槽膛加深；第六，超浓相输送管电解槽上未端部位增设排气装置；第七，阴极钢棒与阴极母线的连接采用铜铝复合片压接。
年产16万吨铝锭的铝电解车间毕业设计D
一座年产16万吨铝锭的铝电解车间毕业设计7摘要7前言8第一章市场分析91.1铝的性质91.2铝的发现简史91.3我国铝工业发展近况101.3.1 铝业背景101.3.2 制约瓶颈101.3.3 发展前景111.3.4 中国铝型材行业的简况111.4国际铝工业发展状况161.5对中国铝工业发展前景的认识17第二章厂址选择与论证212.1铝厂厂址选择区域简况212.1.1 地理优势212.1.2地形地貌222.1.3区位优势222.1.4 水文地址222.1.5 气候条件232.1.6 政策优势232.2.1资源优势242.2.2 水能电力资源25第三章技术经济指标253.1电解技术方案的选择与论证253.2主要技术经济指标的选择与论证263.2.1电流效率273.2.2电解质温度283.2.3 极距283.2.4电解质成分293.2.5电解质水平和铝水平303.2.6阳极效应系数313.2.7 阳极电流密度323.2.8 槽工作电压333.2.9 铝电解生产中的主要技术经济指标的确定33第四章电解槽结构设计与计算35 4.1概述354.2上部结构364.2.1 打壳下料装置364.2.2．阳极升降装置374.2.3 桁架与门式支架384.2.4 槽密闭排烟系统394.2.5 阳极结构394.3阴极结构414.3.1 槽壳414.3.2 内衬以及保温绝热结构424.3.3 电解槽基础444.4母线配置电压衡算454.4.1 母线结构及配置454.5能量和物料平衡核算及电压衡算494.5.1 物料平衡494.5.2 电压平衡514.5.3 能量平衡574.6电解槽选型、台数、产量以及结构计算684.6.1 电解槽寿命论证684.6.2 电解槽单槽日产量和年产量684.6.3 电解槽数量684.6.4 系列原始产量694.6.5 电解槽结构计算694.7辅助设备选择计算70第五章铝电解槽的预热与启动75 5.1预热方法概述755.2铝电解槽的启动765.2.1 铝电解启动条件775.2.2 干法启动775.2.3 湿法无效应启动785.2.4 湿法效应启动785.2.5 效应启动与无效应启动的对比785.3预焙槽启动初、后期的经管795.3.1 电解质水平和铝水平的经管795.3.2 槽电压和效应系数的经管805.3.3 电解质分子比的经管80第六章铝电解槽正常生产经管81 6.1电解车间的生产经管816．2电解车间工艺技术条件经管856.2.1 槽电压经管856.2.2 铝水平及出铝经管866.2.3 极上保温料的经管876.2.4 效应经管886.2.5 效应间隔经管906.2.6 原铝质量经管90第七章烟气净化及原料输送93 7.1铝电解烟气中的有害物质937.2铝电解烟气净化方法947.3烟气干法净化工艺设备配置947.3.1 烟气捕集部分957.3.2 新鲜氧化铝供给部分967.3.3 载氟氧化铝回收部分967.4原料输送及电解槽供配料967.4.1 原料输送967.4.2 电解槽供配料97第八章技术经济评价及成本核算101 8.1企业工作制度1018.2劳动定员、工资及劳动生产率1018.2.1劳动定员1018.2.2工资1028.2.3劳动生产率1028.2.4人员培训1038.3投资估算1038.4生产成本1048.4.1主要原材料、动力燃料价格确定1048.4.2单位产品制造成本和总成本费用1058.5销售收入、税金和利润1088.5.1 销售收入1088.5.2税金1088.6工程综合评价1098.6.1贷款偿还期1098.6.2投资回收期1108.6.3盈亏平衡点（REP）分析111第九章冶金环境保护112 9.1环境保护的重要性1129.2铝电解厂烟气中的污染物及其危害112 9.3铝电解的环境保护114结论118谢辞119参考文献120一座年产16万吨铝锭的铝电解车间毕业设计昆明理工大学冶金工程2004级高艳军摘要本设计是毕业设计，依据毕业任务书进行了一年产16万吨铝锭的铝电解车间的设计。
预焙铝电解槽生产工艺与操作[1]
![预焙铝电解槽生产工艺与操作[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/52e066757fd5360cba1adb43.png)
五、载氟氧化铝为主供原料 （活性 杂质 流动性 输 送方式 容积变化）
第一章 铝电解的基本理论
1.1铝的性质与用途
1、自然界的铝 铝是自然界分布极广，含量极丰富的金属元素（250 多种矿物） 活泼 、 无元素态 （ 7.35% 第三位 占金属的三分之 一， 氧 49.1% ； 硅 26.3% ；四~八位 是 Fe Ca Na K Mg 总占 98.04% 其余86种为1.96%）
现代铝工业生产普遍采用冰晶石一氧化铝融盐电 解法。电解铝生产以碳素材料为阳极，铝液为阴极， 电解质为溶解有氧化铝的熔融冰晶石，经整流的强大 直 流 电 （ 数 百 kA) 由 阳 极 导 入 电 解 槽 , 经 过 （ 930 ～ 970℃的）电解质与铝液层，由阴极导出， Al3+ 、O2分别在两极上进行电化学反应,阳极产物主要是二氧化 碳和一氧化碳气体,其中含有一定量的氟化氢(HF)，在 阴极生成液体铝。铝液用真空抬包抽出到铸造车间净 化后铸成成品铝锭。
氯化铝－氯化钠络盐 1883年美布雷德利（Bradley)提出了氧化铝溶于熔 融冰晶石电解的方案 1886年美霍尔（Hall)和法埃鲁特（Heroult)同时申 请了冰晶石-氧化铝熔盐电解专利 H-H法 1888美匹兹堡两台610× 400× 510 1.7～1.8kA 16v 23kg/2 效率79％ 年产8～8.5t 电耗约30000kwh/t 法1889 英1890 德1898 奥1899 挪威1906 意1907 西班牙1927 苏1931
3、主要性质与用途
① 比重轻 是 Cu的三分之一 ②导电性优良 为同重铜的2倍 ③良好的防腐性 航空航天业 电力 建材、包装业
240KA铝电解槽的设计计算
5
提生电动机功率kw 13×2台
2、母线提升机：
共用4台,每栋2台,为带有32个隔膜气缸驱动的吊挂装置及
松闭卡具的风动扳手,另带两个为风动扳手跨越立柱的提升气缸.
B、设备数量的计算： 1换阳极作业： 阳极的消耗速度hc=8.054d阳·η·Wc×10-3/dc =8.054×0.7×0.94×425/1000/0.8=1.41cm/日 如阳极高度为54cm,残极高度为17cm,则每块阳极使用周期为 〔54-17/1.41=26天； 换阳极时,每台槽16组阳极,每换一组阳极需15分钟,换阳极周期 26天/组,则每天每班更换阳极时间为：
240KA铝电解槽的设计计算
完整的铝电解车间设计包含以下几个方面：
厂址的选择与论证 电解方案与技术经济指标的选择与论证 铝电解槽的设计计算 铝电解槽结构与计算 铝电解烟气净化及原料输送 铝电解槽正常生产管理 技术经济评价及基本核算 铝电解槽送电及预热和启动
铝电解槽的设计计算
✓ 铝电解槽电压的平衡计算 ✓ 能量和物料平衡概算 ✓ 电解槽选型、台数的计算以及产量的衡算 ✓ 辅助设备选择及计算 ✓ 电力制度设计 ✓ 电解厂房及电解槽配置
2〔1-ηAl+3〔1-ηCO2=<1-η>Al2O3+3<1-η>CO
理论炭耗量N[1 ==.5 〔1 3 3.(5 1 × 3 1()1 2 ]. 03)1(11×)752.6 81 88/〔1.88×N=504.=8286.86kg/h 取实际炭耗量为 425kg/t·Al 实际炭耗量=425×75.6888×10-3=32.17kg/h 炭损失量=32.17-26.86=5.31kg/h 炭耗指数=〔32.17/26.86×100%=120%
年产15万吨铝锭280kA预焙阳极铝电解车间设计
摘要本设计为年产15万吨铝锭280kA预焙阳极铝电解车间。
本设计采用双阳极技术,可大大减少换极时间,从而减轻工人的劳动，在生产实践上有很大意义；采用了中间点式下料方式，配备有自动打壳下料装置，使用电解槽计算机模糊控制技术，可实现生产操作的自动化。
在槽内衬铺设方面，突出槽底保温，使用防渗料代替耐火砖，有利于电解槽在运行期间保持槽底的洁净，并可有效防止电解槽早期破损。
在母线配置上，采用大面五点进电方式；合理配置母线，这样可以有效地平衡磁场，以获得更为平坦的铝液表面形状，减少铝液波动。
因而电流分布更加均匀，电流效率明显提高，电耗降低。
并针对目前国内外大型电解槽的生产技术进行了分析，说明了选择大型预焙电解槽的优缺点；其次，对电解槽的烟气污染物和烟气净化进行了阐述，对电解槽的阴阳极结构进行了分析和计算，得出了280kA电解槽的物料和能量平衡数据，并以此为依据设计了电解车间，最后在辅助篇里介绍了电解槽的直流电源取得，下料装置的研究，以及电解槽的焙烧和启动方法。
关键词：电解铝；电解槽；烟气净化；焙烧；五点进电。
AbstractThe design of the initial annual output of 150,000 tons of aluminum ingots introduced 280 kA prebaked aluminum design workshop,This design uses a dual anode technology, can significantly reduce the time for most, so as to reduce the labor of workers in the production of great significance in practice; use the middle point blanking mode, equipped with an automatic feeding device under the shell hit, use the electrolyzerComputer fuzzy control technology, automation of production ying in the tank lining, the prominent bottom insulation, use of impermeable material instead of brick, help to maintain during operation electrolyzer bottom clean, and can effectively prevent the early damage electrolyzer.In the bus configuration, using the 5 points into the electric mode; reasonable allocation of bus, so you can effectively balance the magnetic field to obtain a more smooth surface shape of molten aluminum, molten aluminum to reduce volatility.Therefore more uniform current distribution, current efficiency increases with lower power consumption. and a large needle electrolyzer at home and abroad to carry out an analysis of production techniques to illustrate the selection of large-scale advantages and disadvantages of pre-baked cell; Secondly, electrobath the flue gas pollutants and flue gas purification are described, the cathode and anode of the cell structure is analyzed and calculated a 280kA cell materials and energy balance data and the basis for the design of the electrolysis plant the final chapter in the auxiliary cell, introduced in the DC power to acquire, cutting devices, as well as the electrolyzer and the start of the roasting method.Key words: Aluminum；Electrolyzer ；Flue gas purification ；Roasting ；the current in five points目录摘要 (I)ABSTRACT .................................................................................................................................. I I 1 绪论. (1)1.1铝电解简史 (1)1.2国内外铝工业现状与发展 (2)1.2.1 铝电解工业现状 (2)1.2.2 电解铝工业的发展趋势 (3)1.3铝电解工业发展现状及发展趋势 (5)1.4现代铝电解槽趋势 (6)1.5厂址选择及论证 (7)1.5.1 厂址选择的重要性 (7)1.5.2 厂址选择时应论证的问题 (8)2 铝电解槽工艺 (10)2.1铝电解的基本原理 (10)2.2电解铝的生产原料 (11)2.3主要经济技术指标的选择论证 (13)2.4槽型选择论证 (14)2.4.1电解槽容量的选择及论证 (14)2.4.2 当前世界280kA电解槽的比较 (15)2.4.3生产技术条件 (17)2.4.4技术经济指标 (20)3 烟气净化与回收利用 (22)3.1铝电解槽的污染物及其生产 (22)3.1.1氯化物 (22)3.1.2 硫化物 (23)3.1.3粉尘 (23)3.2烟气收集 (23)4 铝电解槽结构常数的计算 (26)4.1阳极各部件尺寸说明 (26)4.1.1阳极结构尺寸 (26)4.1.2阳极气体对二次反应的影响 (26)4.1.3 预焙阳极炭块 (26)4.1.4槽膛深度 (26)4.1.5 阳极到槽帮的距离 (26)4.2铝电解槽结构计算 (27)4.2.1阳极炭块单块尺寸选择与计算 (27)4.2.2电解槽内各部分尺寸的确定 (27)4.3阴极结构 (29)4.4保温层结构 (29)4.4.1 槽底砌筑方式及材料的选择论证 (29)4.4.2 槽侧部砌筑方式及材质的选择论证 (30)4.5电解槽母线的设置与参数设置 (30)4.5.1 母线的选择与配置方案 (30)4.5.2铝母线基础经济电流密度的确定 (31)4.5.3 各种母线参数的确定与计算 (31)4.6铝电解槽槽电压分配计算与分析 (33)4.6.1 极化电动势 (33)4.6.2电解质电压降 (34)4.6.3阳极电压降的计算 (34)4.6.4 阳极其他部分电压降 (36)4.6.5阴极电压降 (37)4.6.6母线电压降的计算 (38)4.6.7其它部位电压的计算 (39)4.7物料平衡的计算（以1H为基准） (40)4.7.1电耗率的计算 (40)4.7.2电流密度的计算 (40)4.7.3铝电解生产耗用大量的原材料－氧化铝、炭阳极和氟盐等的计算 (40)4.8铝电解槽的能量平衡的计算 (41)4.8.1能量平衡计算的温度基础与体系 (42)4.8.2电解槽的能量平衡计算式 (42)5 辅助篇 (49)5.1直流电源的取得 (49)铝电解槽的负荷性质 (49)5.2车间厂房布置及主要辅助设备的选择 (49)5.3铝电解生产的机械化及计算机控制 (50)5.4阳极提升机构 (51)5.5打壳下料装置 (51)5.6铝电解槽的计算机控制 (52)5.7电解槽的焙烧与启动 (53)5.7.1 焙烧方式 (53)5.7.2 电解槽的启动 (54)5.7.3 电解槽启动后期管理 (55)5.8氧化铝浓度控制铝电解的正常生产及技术条件 (56)5.9铝电解槽的常规作业 (56)参考文献 (58)致谢 (59)附录1 外文原文 (60)附录2 外文翻译 (64)1 绪论1.1 铝电解简史[1]铝是一种化学元素。
铝电解车间工艺设计
主体设备的设计
上世纪60～80年代以前广为使用现仍有少量存在的侧插阳极 棒自焙阳极电解槽
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主体设备的设计
上世纪60～80年代广为使用的上插阳极棒 自焙阳极电解槽
在上世纪60～70年代，上插棒自焙阳极电解槽在世界范围内得到了很大发展，其电解槽的最大
电流强度达到了170～180kA。
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第八页，编辑于星期二：十九点 一分。
氟化盐
氟化盐包括NaF、AlF3、CaF2和LiF等。其作用如表所示
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第九页，编辑于星期二：十九点 一分。
炭素材料
炭素材料耐高温，抗腐蚀，导电良好，有足够的机械强 度和热稳定性。
生产炭素阳极的原料：骨料和粘接剂两部分
1、骨料----石油焦、沥青焦 对骨料的要求：
主体设备的设计
青海200KA铝电解槽
伊川300KA铝电解槽
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第二十八页，编辑于星期二：十九点 一分。
主体设备的设计
南山300KA铝电解槽
兰州200KA铝电解
槽
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第二十九页，编辑于星期二：十九点 一分。
主体设备的设计
青铜峡200KA铝电解槽
30
第三十页，编辑于星期二：十九点 一分。
电解槽的主体结构
E0 为氧化铝可逆分解电压；
a 为阳极反应过电压； c 为阴极过电压；
Ra 为阳极电阻；
Rc 为阴极电阻； Re 为电解质电阻； Rx 为母线电阻； Ve 为效应分摊电压；
VB 为槽间电压和电解厂房到整流所之间母线电压降的分摊电压之和。
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第十六页，编辑于星期二：十九点 一分。
槽平均电压
槽工作电压 V 工 作 E 极 化 V 阳 极 V 电 解 质 V 阴 极 V 母 线
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{生产现场管理}预焙槽铝电解车间设计本科毕业设计400kA预焙槽铝电解车间设计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。
关键词：铝电解槽，物料平衡，能量平衡，电压平衡，车间设计TheDesignof400kAPre-bakedAnodeAluminumReductio nPlantABSTRACTLarge-scaleisthegeneraltrendofaluminiumelectrolysistechn ologicaldevelopmentintheworldnowadays．Developingmoreefficien t，morestableandmoreenergy-saving400kAaluminiumreductioncelltec hnology，basedontheexisting320kA~350kAaluminiumreductioncell，isthegoalstudiedandchasedbyworldwidemajoraluminiumpanies．Andthereareafewaluminumelectrolysisenterprisesthathavebuilt400k Agradealuminumelectrolyticproductionline．Followingthepaceoftimes，wepletethedesignofthe400kApre-bakedaluminumelectrolysisworks hop．Thedesignsincludesite-selection，designsofelectrolyzers，voltagebalance,energybalance，laborquotaandcostaccountingandsoon．Yieldofthedesignreachesto theannualoutputof220000tons，andthecurrentefficiencyashighas94%．Aftermanydiscussions，wedecidetochooseYichuanCountyIndustrialParkasthesite．KEYWORDS：aluminumreductioncell，materialbalance，energybalance，voltagebalance，thedesignofworkshop目录前言1第一章铝电解简介3§1.1铝的性质及用途3§1.1.1铝的性质3§1.1.2铝的用途3§1.2铝电解简史及发展现状4§1.2.1铝电解简史4§1.2.2我国铝电解技术发展现状6§1.2.3世界铝电解工业技术现状7§1.3铝电解用原料与原材料9§1.3.1铝电解原料——氧化铝9§1.3.2铝电解熔剂——氟化盐10§1.3.3铝电解预焙阳极炭块11§1.4铝电解过程描述12§1.5铝电解槽与电解槽系列13§1.5.1阴极装置13§1.5.2阳极装置13§1.5.3母线装置14§1.5.4使用寿命15第二章厂址选择与论证16§2.1.电力供应16§2.2.运输系统16§2.3.外围服务17§2.4.环境和土地17第三章技术经济18§3.1主要技术经济指标的选择论证18§3.2综合经济技术指标的计算19§3.3主要经济技术指标的确定与列表21第四章物料平衡23§4.1物料平衡的计算23§4.2物料平衡列表24第五章电解槽结构的设计26§5.1概述26§5.2阳极结构26§5.3阴极结构27§5.3.1槽壳27§5.3.2内衬及保温绝热结构28§5.4母线结构29§5.4.1.阳极母线29§5.4.2.阴极母线31§5.4.3短路母线32第六章电压平衡33§6.1实际分解电压33§6.2电解质电压33§6.3阳极电压降34§6.3.1阳极大母线电压降34§6.3.2阳极软母线电压降34§6.3.3阳极立柱母线电压降35§6.4阴极电压降36§6.4.1槽底电压降36§6.4.2阴极软母线电压降37§6.4.3槽周阴极母线电压降37§6.4.4焊点压降37§6.5阳极效应分摊电压降37§6.6连接母线压降38第七章能量平衡40§7.1计算方法与基础条件40§7.2能量平衡计算40§7.2.1热量输入计算40§7.2.2热量支出计算41§7.3能量平衡列表51第八章劳动定员及成本核算53§8.1劳动定员53§8.2成本核算53第九章环境保护和安全生产55§9.1环境与卫生55§9.2安全生产55结论57参考文献58致谢59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。
使用30%石墨质阴极炭块的电解槽，阳极电流密度也达到了0.82A/cm2，石墨化阴极炭块的电解槽还有进一步提高电流强度的潜力。
400kA大型预焙阳极电解槽技术的研制开发成功，为我国参与国际竞争，提供容量更大、技术更先进的电解槽技术打下了良好的基础[3]。
400kA级铝电解车间设计，是适应了我国铝电解行业的发展现状及十二五规划总体要求：淘汰100千安及以下电解铝预焙槽，确立绿色发展的理念，提升工业节能发展水平，推广新型阴极结构铝电解槽、新型导流结构铝电解槽、高阳极电流密度超大型铝电解槽，到2015年，新型结构铝电解槽普及率将达到80%以上[4]。
本设计具有投资省、容量大、经济效益高的特点，单槽年产铝量可增加100多吨，并且有利于提高集气效率和改善环境。
同时，采用电解槽全面控制和标准化操作体系，有效控制了电解槽平衡与物料平衡，还采用一套适应大型电解槽稳定、安全的焙烧技术，形成了一套与大型电解槽配套的生产操作管理技术。
当前国内外大部分铝电解厂采用300kA级电解槽，本设计采用400kA大型铝电解槽，不仅适应了电解槽发展的大型化，而且引领着世界铝电解行业发展方向，为我国铝电解走国际化路线奠定了基础。
第一章铝电解简介§1.1铝的性质及用途§1.1.1铝的性质铝是一种银白色的轻金属，位列元素周期表第三周期ⅢA族，原子序数13，原子量26.9814，其主要特性如下：(1)熔点低，铝的熔点与纯度有密切关系，纯度99.996%的铝熔点为660℃。
(2)沸点高，液态铝的蒸气压不高，沸点为2467℃。
(3)密度小，铝的密度只有钢的1/3，常温下工业纯铝的密度为2.70~2.71g/cm3，随温度升高，铝的密度随之降低，在950℃时铝液的密度为2.303g/cm3。
(4)电阻率小，纯度为99%~99.5%的铝电阻率为(2.80~2.85)×10-8Ω•m，在常用金属中铝的导电性仅次于银和铜居第三位。
铝中添加其他元素，都会增大铝的电阻率。
固体和液体铝的电阻率均随温度降低而减小，靠近0K时，铝的电阻率接近零。
(5)铝具有良好的导热能力，铝的导热性能差不多是不锈钢的十倍，在20℃时,铝的热导率为2.1W/(cm·℃)。
(6)铝具有良好的反光性能，特别是对于波长为0.2~12μm的光线。
(7)铝没有磁性，不产生附加的磁场，所以在精密仪器中不会起干扰作用。
(8)铝易于加工，可用一般的方法把铝切割、焊接或黏接，铝易于压延和拉丝。
铝的再生利用率高，易与多种金属构成合金。
(9)铝具有良好的防腐蚀性，铝表面在空气中和氧易结合成一层牢固的氧化铝薄膜，这层氧化铝薄膜是连续的、无孔的，阻止了铝的进一步氧化，提高了铝的抗氧化和抗腐蚀能力。
(10)铝没有毒性，可以用作食品包装。
(11)铝再生循环利用率高，是一种节能储能绿色环保型金属。