СОДЕРЖАНИЕ

ВЕДЕНИЕ

1. Выбор метода производства

2. Физико-химические основы процесса

3. Технологическая схема

4. Характеристика сырья и готовой продукции

4.1. Электродный кокс

4.2. Каменноугольный пек

4.3. Характеристика готовой продукции

5. Материальный баланс

6. Тепловой расчет печи

6.1. Расчет

6.2. Расчет …

7. Конструктивный расчет

7.1 Расчет диаметра печи

7.2 Расчет длины печи

8. Механический расчет

9. Охрана труда и техника безопасности производстве АМ

Список литературы

ВЕДЕНИЕ

Значение анодной массы в алюминиевой промышленности трудно оценить. Алюминиевая промышленность – один из наиболее крупных потребителей анодной массы.

Анодная масса используется в алюминиевых электролизерах с непрерывными самообжигающимися анодами. Такой анод состоит из металлического кожуха с анодной массой, которую по мере сгорания загружают в кожух. Под действием выделяющегося тепла в электролизерах анодная масса обжигается. Анод, состоящий из анодной массы, служит для подвода тока к электролиту в электролизерах. Анод работает в очень жестких эксплуатационных условиях и должен удовлетворять следующим требованиям: 1) выдерживать высокую температуру; 2) иметь хорошую электропроводность и достаточную механическую прочность; 3) обладать химической стойкостью против действия расплавленных фтористых солей и других веществ; 4) содержать минимальное количество примесей, ухудшающих качество получаемой продукции; 5) быть достаточно дешевыми.

Современный цех анодной массы представляет собой комплекс транспортно-технологического оборудования, связанного в единую непрерывную цепь аппаратов.

В зависимости от содержания золы и серы анодная масса выпускается высшего (АМ-О) и первого (АМ-1) сорта.

Анодная масса не должна содержать посторонние твердые включения и должна иметь определенную текучесть, характеризуемую коэффициентом текучести – отношением среднего диаметра нижнего основания деформированного образца к первоначальному его диаметру.

Анодная масса изготовляется из пекового и нефтяного коксов или их смесей, в качестве связующего применяется каменноугольный пек. Анодная масса отличается от масс других видов – подовой, электродной: содержит минимальное количество примесей металлов и повышенное количество связующего, поэтому может свободно перетекать в нагретом состоянии.

Основные технологические операции производства анодной массы осуществляют в следующей последовательности: кокс подвергают предварительному дроблению и прокаливают при температуре 1200-1350° С для удаления влаги и летучих веществ, повышения его плотности, электропроводности и снижения реакционной способности. Прокаленный кокс дробят, размалывают и рассеивают на классы различной крупности, Далее кокс дозируют, подогревают, рассеивают и перемешивают со связующим. Полученную массу формируют в брикеты, охлаждают в воде и направляют на склад, где удаляется избыток влаги. Готовую анодную массу направляют в электролизные корпуса алюминиевых заводов.

На Иркутском алюминиевом заводе применяют метод сухой анодной массы. Реализация сухой анодной массы в масштабах завода позволяет резко сократить выбросы смолистых, в том числе канцерогенно опасного вещества – бенз(а)пирена – по зарубежным данным, в 2-3 раза. Эти выбросы на заводе можно сократить на 70%, применяя метод сухой анодной массы. Что такое сухая анодная масса? Содержание связующего 25-28 процентов.

Массовый переход на сухую анодную массу на ИркАЗе способствует дальнейшему повышению эффективности и экологичности основного производства.

1. Выбор метода производства

В настоящее время во всех действующих цехах, в том числе в цехе анодной массы Иркутского алюминиевого завода (ИркАЗа), анодная масса производится по непрерывному способу.

Поэтому в курсовом проекте выбираем непрерывный метод производства анодной массы. Такой метод производства анодной массы имеет существенные преимущества. Его более удобно и автоматизировать, и механизировать. Кроме того, улучшается использование мощности привода, которая во время работы остается практически неизменной. Параметры смеси по мере продолжения от загрузочного устройства к разгрузочному существенно изменяются, однако в каждой точке по продольной оси аппарата (смесителя) находится смесь (анодная масса) с характерными свойствами.

Время прохождения материала (пекового прокаленного кокса и пека каменноугольного) через аппарат (смеситель) непрерывного действия всего (2,5–5) мин. (по сравнению с 30-40 мин. В аппаратах периодического действия. Это в свою очередь приводит к необходимости интенсификации процесса смещения: увеличения скорости вращения рабочих органов, усиления механического воздействия на компоненты шихта. Поэтому большинство новых цехов анодной массы оборудуется аппаратами непрерывного действия. [1]

2. Физико-химические основы процесса

Основным процессом, происходящим в непрерывном самообжигающемся аноде, является коксование связующего и образование сплошной коксовой структуры. Рассмотрим сущность процесса коксования анода.

Загружаемая в анод анодная масса состоит из смеси коксовых зерен (66–72) % и каменноугольного пека (28-34) %. Каменноугольный пек состоит в основном из высококипящих органических соединений, относящихся по химическому составу к ароматическим углеводородам. Соединениями ароматического ряда называют вещества, в молекулах которых содержится особая группировка из шести атомов углерода, называемая бензольным кольцом или бензольным ядром.

Сущность процесса коксования, т.е. последовательность превращений, состоит в том, что при замедленном росте температур от (140–150)°С происходит отгонка (испарение) легкокипящих составляющих пека и постепенное увеличение его плотности. Сложные ароматические углеводороды разлагаются с образованием летучих низкомолекулярных неароматических соединений (или так называемых соединений открытого ряда), водорода и остатка в виде сложных углеводородов, обогащенных ароматическими соединениями. Это очень важно, так как кокс образуется только из ароматических углеводородов.

Под влиянием высоких температур без доступа воздуха и в присутствии естественных катализаторов (окислов металлов из зольных примесей) одна часть соединений открытого ряда изменяет структуру и ароматизируется; другая часть удаляется в виде газов коксования.

При дальнейшем росте температур происходит объединение ароматических ядер с образованием сплошной циклической сетки, обедненной водородом и обогащенной углеродом. Число колец в таких системах достигает от нескольких единиц до десятков тысяч. При более высоких температурах отдельные плоские системы ароматических ядер наслаиваются или «сшиваются» в объемные кристаллиты типа графита, но с меньшей степенью упорядочения структуры. В целом этот комплекс процессов называется «термолиз пека» и «конденсация ароматики».