(4) 槽结构计算
电流强度I=400kA ，选取的阳极电流密度为0.82A/cm2 阳极炭块尺寸设计为1550mm×660mm×540mm。 a. 阳极断面尺寸
阳极总面积为：S阳=400000/0.82=487804.88cm2 故需阳极炭块数：n=487804.88/(155×66)=47.68 取48块阳极，分两行排列，每行24组炭块。 阳极实际面积与阳极电流密度校核值为： S阳 =48×155×66=491040cm2 D阳=400000/491040=0.815A/cm2
b. 槽膛尺寸
取阳极到槽帮的距离为大面300mm，小面420mm。阳极炭块间距取40mm，阳极行间距为200mm。由此可计算：
槽膛长度=2×420+24×660+23×40=17600mm 槽膛宽带=2×300+2×1550+200=3900mm 槽膛深度=550mm
5. 原材料消耗（按每吨铝计） (1) 氧化铝消耗
a. 根据化学反应式Al2O3→2Al+3/2 O2 计算理论消耗量
CAl2O3=102?1000=1888.89kg/t27?2
b. 实际消耗量 实际生产中由于运输、机械、飞扬等损失，实际消耗要大于理论值的1.5%~6.0%。根据国内外生产实践，取其值为1930kg/t。 (2) 氟化盐的消耗
根据国内外的生产实践可知冰晶石单耗为：5kg/t；氟化铝单耗为25kg/t；氟化镁单耗为：5kg/t；氟化钙单耗为：4kg/t。 (3) 阳极炭块的消耗
根据反应方程式： Al2O3+3/2C→2Al+3/2CO2 计算理论碳耗量：
21
44?1000=333.33kg/t27?2 (3-3)
由于阳极副反应，实际生产中生成的气体是CO2和CO的混合物，其中CO2约占75%，CO占25%。
Al2O3+12/7→2Al+9/7CO2+3/7CO
实际碳消耗量为：
CC=12/7?12?67.82=25.77kg/h?槽 (3-4)
27?2由于机械、残极剩余等原因，阳极炭块的实际消耗量比理论值多18%~20%，根据国内外生产实践，取实际消耗为：450kg/t。
6. 耐火材料与炭糊
所选用的耐火材料必须能够保证侧部能够良好散热，底部保温效果好且能够防止电解质和铝液的渗透。本设计采用国际上近几年来所采用的化学防渗技术术，即采用干式防渗料作为防渗层，代替传统的氧化铝层。
7. 水、电、空气等
根据国内生产实践，一般生产用水量为4642m3/d，生产用水173m3/d，循环水40695m3/d，生产排水2068m3/d，生活排水173m3/d，二次水重复利用率为90%。
铝电解的主要能源为电源，国内先进预焙槽的吨铝直流电耗达13200kWh。重油用于压缩空气等，生产实践中压缩空气用量为2.07?108m3/d，蒸汽用量大31536t/a，重油为9200t/a。
§3.3 主要经济技术指标的确定与列表
铝电解生产中主要技术经济指标包括：电流强度、电解槽数、电流效率、电解温度、极距、阳极电流密度、电解温度、平均电压等等
各项经济指标列于下表3-1中：
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表3-1 经济指标
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
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指标名称 电流强度 电解槽数 电流效率 阳极电流密度 电解温度 极距 铝水平 电解质水平 阳极效应系数 电能消耗率 平均电压 氧化铝单耗 阳极炭块单耗 冰晶石单耗 氟化铝单耗 氟化镁单耗 分子比 单槽日产量 单位 kA 台 % A/cm2 ℃ cm cm cm 次/槽?日 kWh/t-Al V kg/t-Al kg/t-Al kg/t-Al kg/t-Al kg/t-Al kg 数量 400 208 94 0.815 940-950 4.0-4.5 20-22 22-24 备注 设计值 其中备用槽9台 设计值 直流电耗 净耗 理论值 ?0.3 13200 4.059 1930 450 5 25 5 2.1-2.3 3028.45
第四章 物料平衡
§4.1 物料平衡的计算
1. 铝产量
以一小时为计算基础，平均电流强度为400kA，取平均电流密度为94%，计算单槽日产量：
P=0.3356Iηt=0.3356?400000?0.94?10-3 (4-1) =126.19kg/（槽·h）
2. Al2O3消耗量
(1)根据化学反应方程式Al2O3?2Al+3/2O2计算理论消耗量
CAl2O3?102?1000?1888.89kg/t27?2 (4-2)
(2)实际消耗量 实际消耗量要大于理论的1.5%—6.0%，取其值为1930kg/t。
Al2O3理论单耗为：1888.89×126.19×10-3=238.36kg/（槽·h） (4-3) Al2O3实际单耗为：1930×126.19×10-3=243.55kg/（槽·h） (4-4) Al2O3损失量为： 243.55－238.36=5.19kg/（槽·h） (4-5)
(3)氟化盐的消耗量
取吨铝冰晶石单耗为5kg/t；氟化铝单耗为25kg/t；氟化镁单耗为5kg/t；氟化钙单耗为4kg/t。 则：
冰晶石消耗量为：5×126.19×10-3=0.63kg/（槽·h） (4-6) 氟化铝消耗量为：25×126.19×10-3=3.15kg/（槽·h） (4-7) 氟化镁消耗量为：5×126.19×10-3=0.63kg/（槽·h） (4-8)
氟化钙消耗量为：4×126.19×10-3=0.50kg/（槽·h） (4-9) （4）阳极炭块的消耗量
根据反应方程式：Al2O3+3/2C→2Al+3/2CO2 计算理论碳耗量：
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44?100?333.33kg/t27?2 (4-10)
由于阳极副反应，实际产生的气体为一氧化碳和二氧化碳的混合物，各占约25%和75%，由此计算理论实际碳耗量为：
Cc=12/7?12?126.19=48.07kg/槽?h27?2 (4-11)
生产CO2为：
9/7?44?126.19=132.20kg/槽?h54 (4-12)
CO为：
3/7×28×126.19/54=28.04kg/槽?h (4-13) 由于机械等原因，阳极炭块的实际消耗量比理论值多18%-20%，根据国内外生产实践，从优化设计的角度考虑，取吨铝实际碳耗为450kg/t。
C实=450×126.19×10-3=56.79kg/(槽·h) (4-14)
单槽每小时耗碳量为：56.79kg/(槽·h) 碳损为：
C实-CC=56.79-48.07=8.72kg/(槽·h) (4-15)
产出：
出铝： 126.19kg/(槽·h) CO2： 132.20kg/(槽·h) CO： 28.04kg/(槽·h)
§4.2物料平衡列表
如表4-1所示为物料平衡表：
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