|
|
Реферат. Расчетнопояснительная записка к курсовой работе по дисциплине Общая химическая технология Расчет процесса получения алюминия
Министерство образования и науки Российской Федерации
Н
овосибирский Государственный Технический Университет
Механико-технологический факультет
Кафедра химии и химической технологии
Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе
по дисциплине: Общая химическая технология
«Расчет процесса получения алюминия»
Вариант 5
Выполнила:Проверил:
Кравченко Карина Крутский Юрий
АнатольевнаЛеонидович
Группа: КХ-601 к.т.н., доцент
Новосибирск 2019
Содержание
1.Теоретическая часть 3
1.1. Введение 3
1.2. Получение алюминия из глинозема 5
1.3. Получение алюминия способом Байера 6
1.4. Технология процесса электролиза 9
2. Расчетная часть 15
2.1. Определение расчетной величин среднего напряжения, числа работающих электролизеров и годовой производительности серии 15
2.2. Конструктивный расчет ванны электролизера 17
2.3. Материальный расчет электролизера 22
2.3.1. Расчет прихода материалов 22
2.3.2. Расчет расхода материалов 23
2.4. Энергетический расчет электролизера 25
2.4.1. Приход тепла 25
2.4.2. Расход тепла 26
Вывод 30
Список литературы 31
Теоретическая часть
1.1. Введение
Алюминий - мягкий, легкий, серебристо-белый металл с высокой тепло- и электропроводностью. Температура плавления 660°C. Это самый распространенный металл на Земле, на него приходится более 8% всей массы земной коры, и это третий по распространенности химический элемент на нашей планете после кислорода и кремния. При этом алюминий не встречается в природе в чистом виде из-за своей высокой химической активности. Вот почему мы узнали о нем относительно недавно. Формально алюминий был получен лишь в 1824 году, и прошло еще полвека, прежде чем началось его промышленное производство. Чаще всего в природе алюминий встречается в составе квасцов. Это минералы, объединяющие в себе две соли серной кислоты: одну на основе щелочного металла (лития, натрия, калия, рубидия или цезия), а другую – на основе металла третьей группы таблицы Менделеева, преимущественно алюминия. К достоинствам алюминия и его сплавов следует отнести его малую плотность (2,7 г/см3), сравнительно высокие прочностные характеристики, хорошую тепло- и электропроводность, технологичность, высокую коррозионную стойкость. Совокупность этих свойств позволяет отнести алюминий к числу важнейших технических материалов.
Основным сырьем при получении алюминия являются бокситы, нефелины, алуниты, каолины и глиноземы (смесь каолинов с песком SiO2, известняком CaCO3, магнезитом МgСО3). В промышленности алюминий получают электролизом раствора чистого Аl2О3 в расплавленном криолите NaАlF6 с добавкой СаF2 при температуре 950°С.
Первым этапом в переработке руд является их очистка от примесей, вторым этапом – тщательное обезвоживание оксида алюминия.
Алюминий широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — легкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной пленкой Al2O3, которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, нетоксичность его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки. Основной недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий).
Также алюминий широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при изготовлении проводников в чипах. Правда, у алюминия как электротехнического материала есть неприятное свойство - из-за прочной оксидной пленки его тяжело паять. Благодаря комплексу свойств широко распространен в тепловом оборудовании. Широко используется еще одно полезное свойство алюминия - его высокая отражающая способность. Поэтому из него изготавливаются различные отражающие поверхности нагревательных и осветительных рефлекторов и зеркал. Внедрение алюминиевых сплавов в строительстве уменьшает металлоемкость, повышает долговечность и надежность конструкций при эксплуатации их в экстремальных условиях (низкая температура, землетрясение и т.п.).
Алюминий находит широкое применение в различных видах транспорта. На современном этапе развития авиации алюминиевые сплавы являются основными конструкционными материалами в самолетостроении. Алюминий и сплавы на его основе находят все более широкое применение в судостроении. Из алюминиевых сплавов изготовляют корпусы судов, палубные надстройки, коммуникацию и различного рода судовое оборудование.
Получение алюминия из глинозема
Чаще всего алюминий производят из бокситов. Сначала из добытой и обогащенной руды извлекают глинозем – оксид алюминия (Al2O3). Затем глинозем методом электролиза превращают в алюминий. Из двух тонн глинозема выходит одна тонна алюминия. Бокситы содержат 40-60 % глинозема, а также кремнезем, оксид железа и диоксид титана. Чтобы выделить из бокситов чистый глинозем используют процесс Байера. Сначала руду нагревают в автоклаве с гидроксидом натрия, затем охлаждают и отделяют от жидкости твердый осадок. После этого из полученного раствора осаждают гидроокись алюминия и прокаливают ее, чтобы получить чистый глинозем. Последний этап – это восстановление алюминия процессом Холла-Эру. Он основан на следующем принципе: при электролизе раствора глинозема в расплавленном криолите (Na3AlF6) выделяется алюминий. Дно электролизной ванны служит катодом, а угольные бруски, погруженные в криолит – анодами. Под раствором криолита с 3-5 % глинозема осаждается расплавленный алюминий. При этом температура процесса достигает 950˚ С, что значительно выше температуры плавления самого металла. При электролизе Холла-Эру чрезвычайно быстро расходуются угольные аноды и постоянно требуется установка новых. Он формируется в специальной восстановительной камере из коксосмоляной пасты, которая набивается в открытую с обоих концов оболочку из листовой стали. Паста добавляется в верхнее отверстие по мере необходимости. Опускаясь вниз, она успевает нагреться до того, как достигнет ванны с расплавом. |
|
|
Скачать 0.67 Mb.