Алюминий өндірісінің технологияларының эволюциясы
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
Торайғыров университет коммерциялық емес акционерлік қоғамы
Энергетика факультеті
Электротехника және автоматтандыру кафедрасы
КУРСТЫҚ ЖҰМЫС
Мамандығы
Пәні
Тақырыбы Алюминий өндірісінің технологиялық процессі
(баға)
Комиссия мүшелері
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
(қызметі, ғылыми дәрежесі)
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
(аты-жөні)
_______________________ ___________________
(қолы) (күні)
Нормабақылаушы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
(қызметі, ғылыми дәрежесі)
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
(аты-жөні)
_______________________ ___________________
(қолы) (күні)
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Жетекшісі
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
(қызметі, ғылыми дәрежесі)
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
(аты-жөні)
_______________________ ___________________
(қолы) (күні)
Студент
Құлатай С.Т.
(аты-жөні)
_______________________ ___________________
(қолы) АжБ-201 (күні)
(топ)
2022
Мазмұны
Кіріспе
1
1
Міндет қою
2
1.1
Технологиялық процестің сипаттамасы
7
1.2
Қолда бар автоматтандыру жабдығының сипаттамасы (датчиктер, жетектер)
13
1.3
Бағдарламалық-аппараттық кешенге қойылатын талаптар (жұмыс жағдайларын талдау, ақпараттық қуат (кірісшығыс саны), сигнал түрлері)
14
2
Жергілікті желінің конфигурациясын және құралдарын таңдау (датчиктерден контроллерге, контроллерден оператор консоліне дейін)
15
3
Автоматтандырудың жергілікті деңгейін құру
22
3.1
Қолданыстағы контроллерлердің салыстырмалы талдауы
22
3.2
Басқару алгоритмі
23
3.3
Бағдарламалар тізімі
25
Қорытынды
28
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
29
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кіріспе
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алюминий - Д.И.Менделеев элементтерінің периодтық жүйесінің III тобындағы химиялық элемент, күңгірт түсті жеңіл және иілгіш металл. Реактивтілігі жоғары болғандықтан, алюминий табиғатта тек байланысқан күйінде кездеседі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Тығыздығы (қалыпты жағдайда) - 2,69 г см3, электр өткізгіштік - 37 106 С м. Алюминийдің ерекше қасиеттері:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
ауада ол лезде металдың жоғары коррозияға төзімділігіне ықпал ететін оксидті қорғаныс қабығын құрайды;
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
жоғары беріктігі бар төмен тығыздық;
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
төмен температурадағы қасиеттердің өзгермеуі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алюминий амфотерлік қасиетке ие, яғни қышқылдармен әрекеттесіп, сәйкес тұздар түзеді, ал сілтілермен әрекеттескенде алюминаттар түзеді. Бұл мүмкіндік әртүрлі құрамдағы кендерден алюминий алу мүмкіндіктерін айтарлықтай кеңейтеді. Алюминий күкірт және тұз қышқылдарында, сондай-ақ сілтілерде ериді, бірақ концентрлі азот және органикалық қышқылдар алюминийге әсер етпейді. Алюминийдің механикалық қасиеттері көбіне алюминийдегі қоспалардың мөлшеріне, оны алдын ала өңдеуге және температураға байланысты. Қоспалар мөлшерінің жоғарылауымен алюминийдің беріктік қасиеттері жоғарылайды, ал иілгіш қасиеттері төмендейді, бұл алюминийдің тазалығы 99,5-тен 99,0% -ға дейін өзгерген кезде де көрінеді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Төмен тығыздық, жоғары жылу өткізгіштік, төмен электр кедергісі, жоғары созылғыштық, коррозияға төзімділік сияқты қасиеттеріне байланысты алюминий қазіргі заманғы техниканың әртүрлі салаларында өте кең таралған және барлық түсті металдар арасында маңызды рөл атқарады. Таза техникалық алюминий электротехникада өткізгіш материал ретінде және фольга алу үшін қолданылады. Алюминийдің негізгі бөлігі құйылған және соғылған қорытпалар түрінде, ал алюминийдің салыстырмалы түрде аз мөлшері ұнтақ түрінде қолданылады. Алюминий мен оның қорытпаларын қолданудың негізгі салаларына аэроғарыш өнеркәсібі, құрылыс, жоғары жылдамдықты теміржол және су көлігі, автомобиль жасау, электротехника, машина жасау және турбиналық технология, тамақ өнімдері мен сусындарды орау, криотехника, пиротехника және ракеталық отын, тамақ өнеркәсібі жатады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1 Міндет қою
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алюминий - адам ашқан ең жас металдардың бірі. Ол табиғатта таза күйінде кездеспейді, сондықтан оны тек 19 ғасырда химияның дамуы мен электр энергиясының пайда болуының арқасында алу мүмкін болды. Бір жарым ғасыр бойы алюминий асыл металдан адам қызметінің барлық саласында қолданылатын материалға дейінгі керемет қызықты жолдан өтті.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.1-кесте. Алюминий өнеркәсібінің дамуының технологиялық циклдерінің сипаттамасы.
Мерзімі
Цикл
Технологиялық циклдің негізгі қызметі
Технология жетекшілері
1808 - 1885
Бірінші (алюминийдің ашылуы)
Зергерлік бұйымдар, өнер, ыдыс-аяқ
Ұлыбритания, Германия, Франция, Дания
1886 - 1925
Екінші (электролиз арқылы алюминий алу)
Кеме жасау, мүсін өнері, теміржол көлігі
Франция, Швейцария, АҚШ, КСРО
1925 - қазіргі уақыт
Үшінші (алюминийді кеңінен қолдану)
Кеме жасау, темір жол көлігі, автомобиль, авиация, ғарыш, құрылыс
АҚШ, ЕО, Қытай, Ресей
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алюминий өнеркәсібінің дамуы технологиялық прогресс пен өнеркәсіптің дамуымен шартталған алюминийге үнемі өсіп келе жатқан сұранысқа байланысты болды. Осы себепті көмір өнеркәсібінің қалыптасуының технологиялық циклдерін әлемдік өнеркәсіп дамуының негізгі циклдерімен байланыстыруға болады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.2-кесте. Алюминий өнеркәсібінің даму циклдерінің негізгі кезеңдері.
Цикл
Ғылыми-техникалық кезең
Техникалық-экономикалық кезең
Экономикалық және әлеуметтік кезең
Әлеуметтік-реттеу кезеңі
Бірінші (алюминийдің ашылуы)
Глиноземнен химиялық әдістермен алюминий алу
Алюминийді алудың химиялық әдістерін жетілдіру
Алюминий тұтынудың өсуі
Алюминий өндірісінің жоғары еңбек сыйымдылығы, жоғары баға
Екінші (электролиз арқылы алюминий алу)
Электролиз арқылы алюминий алу
Электр энергиясының арзан және жеткілікті қуатты көздерін пайдалану
Әртүрлі салаларда алюминийді тұтынудың өсуі
Электротехниканы жетілдіру, сонымен қатар алюминий тотығын алудың жаңа әдістерін жасау
Үшінші (алюминийді кеңінен қолдану)
Алюминийді кеңінен қолдану
Жаңа салаларды дамытуға итермелеу
Экологиялық заңнаманы қатайту, экологиялық таза емес технологиялардан бас тарту
Инертті анодтарды қолдану арқылы алюминий өндірісі
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Бірінші цикл алюминийдің ашылуы және алюминийдің химиялық әдістермен алынуы. Ағылшын химигі Хамфри Дэви 1808 жылы алюминийді алюминий тотығынан (алюминий оксиді) электролиз арқылы алуға болатынын анықтады, бірақ ол теорияны практикамен растай алмады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Мұны 1825 жылы Дания Ганс Кристиан Эрстед жасады. Ол таза металды емес, эксперименттерге қатысқан элементтері бар алюминий қорытпасының бір түрін ала алды. Ғалым бұл жаңалықты жариялап, эксперименттерді тоқтатты.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Оның жұмысын неміс химигі Фридрих Вёлер жалғастырды, ол 1827 жылы 22 қазанда ұнтақ түрінде шамамен 30 грамм алюминий алды. 1845 жылы қатайтылған балқытылған алюминийден (патшалар) шағын шарларды алу үшін оған тағы 18 жыл үздіксіз тәжірибе қажет болды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Ғалымдар ашқан алюминийді алудың химиялық әдісін өнеркәсіптік қолданысқа көрнекті француз химигі және технологы Анри-Этьен Сен-Клэр Девилль әкелген. Ол Велер әдісін жетілдірді және 1856 жылы серіктестерімен бірге Руандағы (Франция) ағайынды Шарль және Александр Тисьелердің зауытында алюминийдің алғашқы өнеркәсіптік өндірісін ұйымдастырды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алынған металл күміске ұқсас, жеңіл және сонымен бірге қымбат болды, сондықтан сол кезде алюминий зергерлік бұйымдар мен сәнді бұйымдарды жасауға арналған элиталық материал болып саналды. Алюминийден жасалған алғашқы бұйымдар - алюминий өндірісінің дамуын қатты қолдаған III Наполеонның барельефтері бар медальдар және Фридрих Вёлер, сондай-ақ тақ мұрагері Луи Наполеонның алюминий мен алтыннан жасалған сылдырмақтары.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Дегенмен, сол кезде де Сен-Клэр Девилл алюминийдің болашағы зергерлік бұйымдармен байланысты емес екенін түсінді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Екінші цикл - алюминийді электролиз арқылы алу (Холл-Эру әдісі). Жағдай 1886 жылы алюминийді өндірудің арзанырақ электролиттік әдісінің ашылуымен өзгерді. Оны француз инженері Пол Эру және американдық студент Чарльз Холл бір мезгілде және дербес әзірледі. Олар ұсынған әдіс криолитте балқытылған алюминий оксидінің электролизін қамтыды және тамаша нәтиже берді, бірақ көп мөлшерде электр қуатын қажет етті.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Сондықтан Эру өзінің алғашқы өндірісін атақты Рейн сарқырамасының жанындағы Нойхаузендегі (Швейцария) металлургиялық зауытта ұйымдастырды, бұл кәсіпорынның динамоларына қуат беретін судың күші.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1888 жылы 18 қарашада Швейцария металлургиялық қоғамы мен неміс өнеркәсіпшісі Ратенау арасында Нойхаузен қаласында жалпы капиталы 10 млн швейцариялық франк болатын алюминий өнеркәсібі акционерлік қоғамын құру туралы келісімге қол қойылды. Ол кейіннен алюминий балқытушылардың қоғамы деп аталды. Оның сауда белгісі алюминий құймасының артынан көтеріліп жатқан күнді бейнеледі, Ратенаудың айтуынша, бұл алюминий өнеркәсібінің дүниеге келуін білдіреді. Бес жылда зауыттың өнімділігі 10 еседен астам өсті. Егер 1890 жылы Нойгаузенде небәрі 40 тонна алюминий балқытылған болса, 1895 жылы - 450 т.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Чарльз Холл достарының қолдауымен Питтсбург қалпына келтіру компаниясын ұйымдастырды, ол 1888 жылы 18 қыркүйекте Питтсбург маңындағы Кенсингтон қаласында өзінің алғашқы зауытын іске қосты. Алғашқы айларда ол тәулігіне небәрі 20-25 кг алюминий өндірді, ал жылы 1890 - қазірдің өзінде күніне 240 кг.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Компания өзінің жаңа зауыттарын Нью-Йорк штатында, жаңа Ниагара су электр станциясының жанында орналастырды. Алюминий балқыту зауыттары әлі де су электр станциялары сияқты қуатты, арзан және экологиялық таза энергия көздеріне жақын жерде салынуда. 1907 жылы Питтсбург қалпына келтіру компаниясы американдық алюминий компаниясы немесе қысқаша Alcoa болып қайта құрылды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1889 жылы австриялық химигі Карл Йозеф Байер Санкт-Петербургте (Ресей) Тентелевский зауытында жұмыс істеп жүргенде, алюминий тотығын, металл өндірудің негізгі шикізатын - алюминий тотығын алудың технологиялық және арзан әдісін ойлап тапты. . Тәжірибелердің бірінде ғалым сілтілі ерітіндіге боксит қосып, оны жабық ыдыста қыздырды - боксит еріді, бірақ толық емес. Ерітпеген қалдықта Байер алюминий таппады - сілтілі ерітіндімен өңдеген кезде бокситтегі барлық алюминий ерітіндіге түсетіні анықталды. Байер және Холл-Хероулт әдістері алюминий өндірісінің заманауи технологияларының негізін құрайды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Осылайша, бірнеше онжылдықтар ішінде алюминий өнеркәсібі құрылды, саздан күміс тарихы аяқталды, ал алюминий жаңа өнеркәсіптік металл болды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Үшінші цикл - алюминийді кеңінен қолдану. XIX және ХХ ғасырлар тоғысында. алюминий әртүрлі салаларда қолданыла бастады және бүкіл салалардың дамуына серпін берді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1891 жылы Альфред Нобельдің бұйрығымен Швейцарияда алюминий корпусы бар алғашқы Le Migron жолаушылар қайығы жасалды. Ал үш жылдан кейін шотландиялық Yarrow & Co верфі алюминийден жасалған 58 метрлік торпедалық қайықты таныстырды. Бұл қайық Сокол деп аталды, Ресей империясының әскери-теңіз күштері үшін жасалды және сол кездегі рекордтық жылдамдықты 32 түйінді құрады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1894 жылы американдық теміржол компаниясы Нью-Йорк, Нью-Хейвен және Хартфорд Рейлроуд, сол кездегі банкир Джон Пиерпонт Морганға (Дж. П. Морган) тиесілі, арнайы жеңіл жеңіл вагондар шығара бастады, олардың отырғыштары алюминийден жасалған. Ал небәрі 5 жылдан кейін Берлиндегі көрмеде Карл Бенц алюминий корпусы бар алғашқы спорттық көлікті ұсынды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Бірақ алюминий авиацияда нағыз төңкеріс жасады, ол үшін ол мәңгілікке өзінің екінші атауы - қанатты металл лайық болды. Осы кезеңде бүкіл әлемде өнертапқыштар мен авиаторлар басқарылатын ұшақтарды - ұшақтарды жасаумен айналысты.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1903 жылы 17 желтоқсанда американдық авиаконструктор ағайынды Уилбур мен Орвилл Райт адамзат тарихында алғаш рет басқарылатын Флайер-1 ұшағында ұшу жасады. Оны ұшыру үшін олар көлік қозғалтқышын пайдаланбақ болды, бірақ ол тым ауыр болып шықты. Сондықтан, арнайы Flyer-1 үшін бөлшектері алюминийден жасалған мүлдем жаңа қозғалтқыш әзірленді. Жеңіл 13 ат күші бар қозғалтқыш тізгінінде Орвилл Райт болған әлемдегі алғашқы ұшақты 12 секундқа көтеріп, ол 36,5 метрге ұшты. Ағайындылар жер деңгейінен шамамен 3 метр биіктікте 52 және 60 метрлік тағы екі рейс жасады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Әлемде авиация стратегиялық, кейде шешуші рөл атқара бастаған соғыстар кезеңіне аяқ басты. Сондықтан, дюралюминий бастапқыда әскери технология болды және оны алу әдісі құпия сақталды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Осы уақытта алюминий қолданудың жаңа және жаңа салаларын зерттеді. Олар одан ыдыстарды жаппай шығара бастады, олар мыс және шойын ыдыстарды тез және толығымен дерлік ауыстырды. Алюминий кәстрөлдер мен табалар жеңіл, тез қызады және суытады және тот баспайды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1907 жылы Швейцарияда Роберт Виктор Нехер алюминийді үздіксіз илектеу арқылы алюминий фольгасын алу әдісін ойлап тапты. 1910 жылы ол әлемдегі алғашқы фольга прокат зауытын іске қосты. Бір жылдан кейін Тоблер шоколадты орау үшін фольганы пайдаланады. Оған әйгілі үшбұрышты Тоблерон да оралған.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алюминий өнеркәсібі үшін келесі бетбұрыс 1920 жылы, норвегиялық Карл Вильгельм Содерберг бастаған ғалымдар тобы Холл-Хероулт әдісінің құнын айтарлықтай төмендететін алюминий өндірудің жаңа технологиясын ойлап тапқан кезде келеді. Бұған дейін электролизде анод ретінде алдын ала пісірілген көмір блоктары пайдаланылды - олар тез тұтынылды, сондықтан жаңаларын орнату үнемі қажет болды. Содерберг бұл мәселені үнемі жаңартылатын электродпен шешті. Ол арнайы тотықсыздандырғыш камерада коксты пастадан қалыптасады және қажетіне қарай электролиз ваннасының жоғарғы саңылауына қосады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Soederberg технологиясы бүкіл әлемге тез таралып, алюминий өндірісінің артуына алып келеді. Дәл сол кезде өзінің алюминий өнеркәсібі болмаған КСРО оны қабылдады. Болашақта технологияның дамуы шайырлы шығарындылардың болмауына және қуатты аз тұтынуға байланысты күйдірілген анодтары бар электролизерлерді пайдалануды қайтадан қолайлы етті. Сонымен қатар, күйдірілген анодтары бар электролизерлердің негізгі артықшылықтарының бірі ток күшін, яғни өнімділікті арттыру мүмкіндігі болып табылады. Әлемдік алюминий өнеркәсібі үшін сынақтар жаһандық қаржылық-экономикалық дағдарыспен бірге 2008 жылы басталды. Содан кейін нарықтардың күйреуі нәтижесінде алюминий өнеркәсібі тарихта алғаш рет артық өндіріс дағдарысына және соның салдарынан металл бағасының 50% құлдырауына тап болды. Дүние жүзіндегі қоймаларда миллиондаған тонна алюминий жиналды, оларға биржалық трейдерлер қызығушылық танытты: металмен қаржылық операциялар тиімді инвестицияға айналды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
2008-2009 жылдардағы дағдарыс Батыс алюминий компанияларының барлығы дерлік алюминий қорыту зауыттарының ауқымды жабылуына әкелді. Сонымен бірге әлемде металл өндірісі өсуді жалғастырды. Қытай мен Таяу Шығыстағы өндірушілер қарама-қарсы бағытта қозғалып, өндірісті арттырды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
2013 жылы жаһандық алюминий өнеркәсібі жаңа белестен өтті - металл өндірісі 50 миллион тоннадан асты.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Әрбір цикл белгілі бір кезеңге байланысты, ол технологияның дамуына жаңа серпін береді. Барлық кезеңдердің бірінен соң бірін өтуі саланың даму циклінің аяқталуына әкеледі, одан кейін цикл қайталанады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Салалардың тарихи дамуы шеңберіндегі ресурстарды тиімді пайдалану технологиялық дамудың жаңа деңгейге өтуінің ең маңызды іргелі тұжырымдамасы ретінде қарастырылады. Сонымен бірге, зерттеу әдісі белгілі бір технологияның жұмыс істеу механизмі мен ішкі құрылымын егжей-тегжейлі сипаттамай-ақ, өзгермелі жағдайларға жалпы саланың реакциясын зерттеуге бағытталған, өйткені тапсырма шеңберінде, бұл негізгі зерттеу нысаны емес (1.1-сурет).
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.1-сурет. Алюминий өндірісінің технологияларының эволюциясы.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
I 1 - алюминий тотығынан химиялық әдістермен алюминий алу.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
II 1 - алюминийді оқшаулаудың химиялық әдістерін жетілдіру.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
III 1 - алюминий тұтынудың өсуі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
IV 1 - процестің жоғары еңбек сыйымдылығы, жоғары баға.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
I 2 - алюминийді электролиз арқылы алу.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
II 2 - арзан және жеткілікті қуатты энергия көздерін пайдалану.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
III 2 - өнеркәсіптің әртүрлі салаларында алюминий тұтынудың өсуі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
IV 2 - электротехниканы жетілдіру, алюминий тотығын алудың жаңа әдістерін жасау.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
I 3 - алюминийді кеңінен қолдану.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
II 3 - жаңа өндірістердің дамуына серпін.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
III 3 - экологиялық заңнаманы қатайту, экологиялық таза емес технологиялардан бас тарту.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
IV 3 - инертті анодтарды қолдану арқылы алюминий өндіру.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.1 Технологиялық процестің сипаттамасы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Металл алюминийін алу іс жүзінде жалғыз әдіс болып табылады криолит-глинозем балқымасының электролизі. Бұл процестің негізгі шикізаты - алюминий тотығы (Al2O3) құрамында алюминий қосылыстары бар минералдарды өңдеу арқылы әртүрлі гидрохимиялық әдістермен алынады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алюминийдің заманауи өндірісі электролитте (балқытылған криолит (Na3AlF6)) ерітілген алюминий тотығын (Al2O3) электролиттік ыдырату арқылы жүзеге асырылады. Технологиялық процесс 950 - 965°С электролиз ванналарында (электролизерлер) жүргізіледі. Жалпы электролизерлерде алюминий тотығының ыдырау процесін формулалар түрінде көрсетуге болады:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Al2O3 + 1,5 C -- 2 Al + 1,5 CO2,
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Al2O3 + 3 C -- 2 Al + 3 CO.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Жалпы реакцияны былай жазуға болады:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Al2O3 + x C = 2 Al + (3 − x) CO2 + (2x − 3) CO
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
немесе оны үш реакцияның қосындысы ретінде көрсетіңіз:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Al2O3 -- 2 Al + 1,5 O2, C + O2 -- CO2, C + 0,5 O2 -- CO.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Криолит-глинозем балқымасының негізгі шикізаты алюминий тотығы (Al2O3), алюминий фториді (AlF3) және криолит (Na3AlF6) болып табылады. Сонымен қатар, электролитте кальций фториді (CaF2) әрқашан болады, ол электролиттің кристалдану температурасын төмендетеді, бұл электролизді төменгі температурада жүргізуге мүмкіндік береді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алюминий электролизеріндегі технологиялық процесс өзара байланысты химиялық, физика-химиялық және физикалық процестердің күрделі жиынтығы болып табылады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Электролиз кезінде катодта алюминий бөлінеді. Бастапқы балқымаға қарағанда тығыздығы жоғары алюминий ұяшық түбінде жиналады, ол жерден мезгіл-мезгіл шығарылады. Алюминий өндірісінің рентабельділігі электр энергиясының болуымен және бағасымен, шикізаттың болуымен және олардың сапасымен анықталады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Глинозем өндірісі. Құрамында алюминийі бар әр түрлі шикізат түрлерінен (минералдар) алюминий тотығын алу әдістері алюминат ерітінділерін алуға және олардың температура мен концентрацияның төмендеуімен алюминий гидроксиді мен сілтіге өздігінен ыдырау қабілетіне негізделген. Алюминий тотығын 1000 - 1200°С температурада алюминий гидроксидін күйдіру арқылы алады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Байер әзірлеген сілтілі гидрохимиялық әдіс өнеркәсіпте ең кең қолдануды тапты, оның көмегімен әдетте кремний тотығы аз жоғары сортты бокситтер ғана өңделеді - кремний модулі бар бокситтер (Al2O3 және SiO2 қатынасы салмағы) жоғары 6. Шикізатты дайындағаннан кейін (бокситті ұсақтау және ұнтақтау) оны сілтілі-алюминат ерітіндісімен өңдеуді - шаймалау процесін жүргізеді, нәтижесінде бокситтен алюминий оксиді алынады, Al2O3 ерітіндісі бар ерітіндіге өтеді. концентрациясы 250 - 300 гл. Бұл жағдайда бокситтің құрамындағы ерімейтін қосылыстар қызыл лай деп аталатын тұнбаға түседі. Кейінгі өндіріс процестері алюминат ерітіндісін қызыл балшықтан бөлу және тазарту және алюминат ерітіндісін неғұрлым толық алу үшін соңғысын жуумен байланысты.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.3-кесте. Байер агломерация әдісімен алюминий тотығын алудың негізгі кезеңдері.
Кіріс ағыны
Процесс қадамы (ішкі процесс)
Шығыс ағыны
Негізгі технологиялық жабдық
Шығарылымдар
Боксит, әктас, су, сода
Шаймалау және агломерациялау үшін шихтаны дайындау
Ылғалды партия (целлюлоза)
Ұсатқыштар, шарикті диірмендер
Шаң
Целлюлоза
Целлюлоза
Алюминат ерітіндісі, шлам
Автоклавты батареялар
Сілті
Шлам
Байер және агломерациялық шламды қоюландыру және жуу (бөлек)
Шламды төгуге арналған
Қалыңдатқыштар, сүзгілер
Сілті, шлам
Пульпа
Агломерациялау
Спек
Айналмалы пештер
Шаң, SO2, NOx, CO
Спек
Техникалық өңдеу
Алюминат ерітіндісі, шлам (қызыл)
Ұсатқыштар, диірмендер
Шаң, Сілті
Алюминатный раствор
Алюминат ерітінділерін өңдеу (әр сала үшін бөлек)
Тазартылған алюминат ерітіндісі (айналымдағы), алюминий гидроксиді
Декомпозиторлар, қоюландырғыштар
Сілті
Гидроксид алюминия
Кальцинация
Глинозем
Пештер
Шаң, SO2, NOx, CO
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кремний модулі 6-дан төмен бокситтер және глинозем алу үшін жарамды жоғары кремнийлі шикізаттың басқа түрлері (нефелин, алунит, каолин) не агломерация әдісімен, не аралас әдіспен өңделеді - Байер әдісінің комбинациясы. агломерациялау әдісі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Агломерация әдісі алюминий оксидінің барлығын дерлік шикізаттан агломерацияда (натрий алюминатында) еритін түрге беру және шикізатты кремний диоксидін ерімейтін түрге байланыстыру мақсатында әктаспен алюмосиликатты руда қоспасын термиялық өңдеуге негізделген. (дикальций силикат).
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.4-кесте. Нефелинді агломерациялау әдісімен алюминий тотығын алудың негізгі кезеңдері.
Кіріс ағыны
Процесс қадамы (ішкі процесс)
Шығыс ағыны
Негізгі технологиялық жабдық
Шығарылымдар
Нефелин, әктас, су
Қоспаны дайындау
Ылғалды топтама (целлюлоза)
Ұсатқыштар, диірмендер
Шаң
Целлюлоза
Агломерациялау
Спек
Айналмалы пештер
Шаң, SO2, NOx, CO
Спек
Техникалық өңдеу
Алюминат ерітіндісі, шлам
Ұсатқыштар, диірмендер
Шаң, Сілті, шлам
Алюминатный раствор
Алюминат ерітінділерін өңдеу
Алюминий гидроксиді, сода ерітінділері
Карбонизаторлар, ыдыратушылар, қоюлатқыштар, автоклавтар, сүзгілер
Сілті, SO2, NOx, CO
Гидроксид алюминия
Кальцинация
Глинозем
Пештер
Шаң, SO2, NOx, CO
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Байер процесі ең үнемді болып табылады, бірақ оны қолдану бокситтің сапасы мен санымен шектеледі; агломерациялау әдісі ең қымбат, бірақ әмбебап және шикізаттың кез келген түріне жарамды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Жоғарыда аталған технологиялардың барлығы алюминий тотығын өндіретін жұмыс істеп тұрған ресейлік кәсіпорындарда қолданылады. Ачинск алюминий тотығын өңдеу зауыты және Пикалевский алюминий тотығын өңдеу зауыты (Базель цемент Пикалево) нефелин шикізатын өңдейді. Нефелинді әктаспен агломерациялауға негізделген алюминий тотығын өндіру технологиясы шикізатты алюминий тотығына, содаға және цементке кешенді өңдеуді қарастырады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Агломераторды сілтісіздендіру нәтижесінде алынған шлам (нефелин шламы) цемент клинкерін алу үшін пайдаланылады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Богословский және Орал алюминий зауыттары отандық Байер және агломерациялық бокситтерді өңдейді. Алюминий тотығын өндіру аралас әдіспен - Байердің параллельді агломерация схемасы бойынша жүзеге асырылады. Глиноземнің 80 - 90%-ы Байер әдісімен, қалғаны агломерация технологиясымен алынады. Агломерациялық тармақ партияны дайындау бөлімдерінен (Байер филиалына қосымша), агломерациялау, ұнтақтау, тортты сілтілеу және шлам шөгінділерінен алюминат ерітіндісін бөлуден тұрады. Бұл тармақта алынған алюминат ерітіндісі Байер тармағының алюминат ерітіндісімен біріктіріліп, орташа ерітінді келесі өңдеуге, соның ішінде күйдіру пештерінде алюминий гидроксиді күйдіру кезеңіне беріледі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анод массасын және анодтарды өндіру. Пайдаланылатын ұяшық түріне байланысты анодтық материалдар ретінде анод пастасы немесе алдын ала пісірілген анодтар қолданылады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анодтық материалдар электролиттік алюминий өндіру технологиясының негізгі элементтерінің бірі болып табылады. Көміртекті анодтар немесе бастапқы алюминийді өндіруге арналған анод массасы, әдетте, металдың өзі сияқты алюминий зауытында шығарылады. Кейбір жағдайларда оларды жеке анод зауыттарында шығаруға болады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анод массасы мен анодтарды өндіруге арналған шикізат көмір шайыры (байланыстырушы материал) және құрамында күл қоспалары (толтырғыш) аз мұнай коксы болып табылады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анодты пастаны өндіру. 1.5-кестеде анодты пастаны алудың технологиялық процесінің негізгі кезеңдерінің сипаттамасын ұсынады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Бастапқы шикі кокс кәсіпорын қоймасына түседі және алғашқы ұсақтау үшін көлік жүйесі арқылы беріледі. Әрі қарай қоректендіру жүйесі арқылы кокс күйдіргіш қондырғыға түседі, содан кейін күйдірілген кокс көлік жүйесі арқылы резервтік бункерге түседі. Құрамында күйдіретін пештері жоқ кейбір кәсіпорындар күйдірілген коксты сатып алады. Кокс күйдірілген кокс бункерінен кептіру үшін, содан кейін ұсақтау және сүзгілеу үшін беріледі, содан кейін алынған күйдірілген кокстың сортты фракциялары қыздырылады және араластырғышқа жіберіледі, онда кокс шайырмен араластырылады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қамыр кәсіпорынға сұйық және (немесе) қатты күйде түседі және дайындағаннан кейін араластырғыштың көмегімен араластырғышқа және қадамдық сорғыға беріледі. Араластырғыштан кейін сумен және көлік жүйесімен суарылатын конвейер арқылы анодтық массаның салқындатылған брикеттері дайын өнім қоймасына жеткізіледі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.5-кесте. Анодты пастаны алудың технологиялық процесінің негізгі кезеңдері.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кіріс ағыны
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Процесс қадамы (ішкі процесс)
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шығыс ағыны
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Негізгі технологиялық жабдықтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Мәселелер
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шикі мұнай коксы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қабылдау, сақтау, алдын ала ұсақтау
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шикі ұсақталған мұнай коксы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Екі орамды тісті уатқыш
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шикі ұсақталған мұнай коксы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальцинация
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальциленген мұнай коксы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Айналмалы барабан түрі кальцинері
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы, СО, SO2, NOx
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальциленген мұнай коксы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Ұсақтау, ұнтақтау, фракцияларға бөлу
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальциленген кокстың жоғары сапалы фракциялары
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Ұсатқыш екі роликті. Дауыс әмбебап болып табылады. Шарлы барабанды диірмендер
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шикі күйдірілген кокс
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кептіру
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Құрғақ күйдірілген кокс
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кептіру қондырғысы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы, СО, SO2, NOx
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Түйіршіктелген көмір
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қабылдау, сақтау, қадамды дайындау
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Сұйықтық қадамы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қабылдағыштар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қамыр шаңы, қадам сублимациялары
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Сұйық көмір шайыры
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қабылдау, сақтау, қадамды дайындау
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Сұйықтық қадамы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қабылдағыштар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Балқытқыштар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қадамды сублимациялайды
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальциленген кокстың жоғары сапалы фракциялары, сұйық шайыр
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Дозалау, араластыру, қалыптау
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анодты массалық брикеттер
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Салмақ таратқыштары.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Крандар.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қалыптастырушы құрылғы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы, шайыр сублиматтары
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Тұтқыр қабатының саны мен сапасы ластаушы заттардың атмосфераға шығарылуын анықтайтын фактор болып табылады. Анод массасының өндірісін қайта бөлуден аспирациялық және шаң тазалау жүйелерінде жиналған шаң өндіріске қайтарылады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анодты жаппай өндірудің мәлімделген принциптері көптеген ондаған жылдар бойы өзгерген жоқ. Дегенмен, аппараттық құралдардың дизайны, жабдық сапасы және процесті басқару принциптері үнемі жетілдірілуде.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анод массасын өндіру алюминий өндірісіне бағынады және барлық дерлік алюминий зауыттарында өздігінен пісірілетін анодтармен электролиз технологиясын қолдана отырып жүзеге асырылады (Soderberg).
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анод өндірісі. 1.6-кестеде күйдірілген анодтарды өндірудің негізгі технологиялық кезеңдерін көрсетеді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шикізатты ұсату, ұнтақтау және араластыру бойынша анодты өндіру процесі кокспен бірге ұсақтау және сүзгілеу сатыларынан өтетін күйдірілген анод қалдықтарын (шлак) пайдалануды қоспағанда, анод массасын өндірумен бірдей. . Содан кейін аралас материалдан жасыл анодтар түзіледі және салқындағаннан кейін олар жасыл анодтар қоймасына жеткізіледі. Қоймадан жасыл анодтар конвейерлік жүйе арқылы күйдіру пештеріне жіберіледі. Қуыру жылжымалы өрт аймағы бар көп камералы ашық типті сақиналы пештерде жүргізіледі. Күйдіру пеші түтін газдарының бір камерадан екінші камераға дәйекті өтуі үшін пирстермен өзара байланысқан тік камералар блогынан тұрады. Бұл қабырғалар камераларды анод блоктары жүктелетін кассеталарға бөледі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.6-кесте. Пісірілген анодтарды өндірудің негізгі кезеңдері Кіріс ағыны.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кіріс ағыны
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Процесс қадамы (ішкі процесс)
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шығыс ағыны
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Негізгі технологиялық жабдықтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Мәселелер
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шикі мұнай коксы; анодты шлактар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қабылдау, сақтау, алдын ала ұсақтау
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шикі ұсақталған мұнай коксы; ұсақталған анодты шлактар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Екі орамды тісті уатқыш
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальциленген мұнай коксы, ұсақталған шлактар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Ұсақтау, ұнтақтау, фракцияларға бөлу
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальциленген кокстың жоғары сапалы фракциялары
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Бір роторлы балғалы ұсақтағыш. Ұсатқыш екі роликті. Дауыс әмбебап болып табылады. Шарлы барабанды диірмендер
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
кокс шаңы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Түйіршікті көмір шайыры, сұйық шайыр
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қабылдау, сақтау, қадамды дайындау
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Сұйықтық қадамы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қадам қабылдағыштар, балқытқыштар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қамыр шаңы, қадамды сублиматтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальциленген кокс пен шлактардың жоғары сапалы фракциялары, сұйық шайыр
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Дозалау, араластыру
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анод массасы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Салмақ таратқыштары. Крандар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы, шайыр сублиматтары
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анод массасы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қалыптау
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Жасыл анодтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
вибропресс
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қадамды сублимациялайды
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Жасыл анодтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Жану
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Пісірілген анодтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Көп камералы ашық типті сақиналы пеш
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы, шайырлы сублиматтар, HF, CO, SO2, NOx
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Пісірілген анодтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анодтарды орнату
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Орнатылған анодтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
IChT пештері, конвейерлер, шлактарды тазалау жүйелері, ұсақтағыштар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы, оның ішінде қатты фторидтер
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Өртті ілгерілету рампаны оттықтан, жарылыс және сору құбырларынан пештің бойымен белгіленген күйдіру жылдамдығына сәйкес бір камераға ауыстыру арқылы жүзеге асырылады. Мұнай отын ретінде пайдаланылады. Пісірілген анод блоктары құрастыру үшін конвейер бойымен анодтарды бөлшектеу және жинақтау бөлімін қамтитын анодтарды құрастыру бөліміне (АМО) тасымалданады. Пісірілген анодтарды орнату кезінде ниппель ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Торайғыров университет коммерциялық емес акционерлік қоғамы
Энергетика факультеті
Электротехника және автоматтандыру кафедрасы
КУРСТЫҚ ЖҰМЫС
Мамандығы
Пәні
Тақырыбы Алюминий өндірісінің технологиялық процессі
(баға)
Комиссия мүшелері
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
(қызметі, ғылыми дәрежесі)
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
(аты-жөні)
_______________________ ___________________
(қолы) (күні)
Нормабақылаушы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
(қызметі, ғылыми дәрежесі)
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
(аты-жөні)
_______________________ ___________________
(қолы) (күні)
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Жетекшісі
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
(қызметі, ғылыми дәрежесі)
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
(аты-жөні)
_______________________ ___________________
(қолы) (күні)
Студент
Құлатай С.Т.
(аты-жөні)
_______________________ ___________________
(қолы) АжБ-201 (күні)
(топ)
2022
Мазмұны
Кіріспе
1
1
Міндет қою
2
1.1
Технологиялық процестің сипаттамасы
7
1.2
Қолда бар автоматтандыру жабдығының сипаттамасы (датчиктер, жетектер)
13
1.3
Бағдарламалық-аппараттық кешенге қойылатын талаптар (жұмыс жағдайларын талдау, ақпараттық қуат (кірісшығыс саны), сигнал түрлері)
14
2
Жергілікті желінің конфигурациясын және құралдарын таңдау (датчиктерден контроллерге, контроллерден оператор консоліне дейін)
15
3
Автоматтандырудың жергілікті деңгейін құру
22
3.1
Қолданыстағы контроллерлердің салыстырмалы талдауы
22
3.2
Басқару алгоритмі
23
3.3
Бағдарламалар тізімі
25
Қорытынды
28
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
29
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кіріспе
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алюминий - Д.И.Менделеев элементтерінің периодтық жүйесінің III тобындағы химиялық элемент, күңгірт түсті жеңіл және иілгіш металл. Реактивтілігі жоғары болғандықтан, алюминий табиғатта тек байланысқан күйінде кездеседі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Тығыздығы (қалыпты жағдайда) - 2,69 г см3, электр өткізгіштік - 37 106 С м. Алюминийдің ерекше қасиеттері:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
ауада ол лезде металдың жоғары коррозияға төзімділігіне ықпал ететін оксидті қорғаныс қабығын құрайды;
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
жоғары беріктігі бар төмен тығыздық;
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
төмен температурадағы қасиеттердің өзгермеуі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алюминий амфотерлік қасиетке ие, яғни қышқылдармен әрекеттесіп, сәйкес тұздар түзеді, ал сілтілермен әрекеттескенде алюминаттар түзеді. Бұл мүмкіндік әртүрлі құрамдағы кендерден алюминий алу мүмкіндіктерін айтарлықтай кеңейтеді. Алюминий күкірт және тұз қышқылдарында, сондай-ақ сілтілерде ериді, бірақ концентрлі азот және органикалық қышқылдар алюминийге әсер етпейді. Алюминийдің механикалық қасиеттері көбіне алюминийдегі қоспалардың мөлшеріне, оны алдын ала өңдеуге және температураға байланысты. Қоспалар мөлшерінің жоғарылауымен алюминийдің беріктік қасиеттері жоғарылайды, ал иілгіш қасиеттері төмендейді, бұл алюминийдің тазалығы 99,5-тен 99,0% -ға дейін өзгерген кезде де көрінеді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Төмен тығыздық, жоғары жылу өткізгіштік, төмен электр кедергісі, жоғары созылғыштық, коррозияға төзімділік сияқты қасиеттеріне байланысты алюминий қазіргі заманғы техниканың әртүрлі салаларында өте кең таралған және барлық түсті металдар арасында маңызды рөл атқарады. Таза техникалық алюминий электротехникада өткізгіш материал ретінде және фольга алу үшін қолданылады. Алюминийдің негізгі бөлігі құйылған және соғылған қорытпалар түрінде, ал алюминийдің салыстырмалы түрде аз мөлшері ұнтақ түрінде қолданылады. Алюминий мен оның қорытпаларын қолданудың негізгі салаларына аэроғарыш өнеркәсібі, құрылыс, жоғары жылдамдықты теміржол және су көлігі, автомобиль жасау, электротехника, машина жасау және турбиналық технология, тамақ өнімдері мен сусындарды орау, криотехника, пиротехника және ракеталық отын, тамақ өнеркәсібі жатады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1 Міндет қою
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алюминий - адам ашқан ең жас металдардың бірі. Ол табиғатта таза күйінде кездеспейді, сондықтан оны тек 19 ғасырда химияның дамуы мен электр энергиясының пайда болуының арқасында алу мүмкін болды. Бір жарым ғасыр бойы алюминий асыл металдан адам қызметінің барлық саласында қолданылатын материалға дейінгі керемет қызықты жолдан өтті.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.1-кесте. Алюминий өнеркәсібінің дамуының технологиялық циклдерінің сипаттамасы.
Мерзімі
Цикл
Технологиялық циклдің негізгі қызметі
Технология жетекшілері
1808 - 1885
Бірінші (алюминийдің ашылуы)
Зергерлік бұйымдар, өнер, ыдыс-аяқ
Ұлыбритания, Германия, Франция, Дания
1886 - 1925
Екінші (электролиз арқылы алюминий алу)
Кеме жасау, мүсін өнері, теміржол көлігі
Франция, Швейцария, АҚШ, КСРО
1925 - қазіргі уақыт
Үшінші (алюминийді кеңінен қолдану)
Кеме жасау, темір жол көлігі, автомобиль, авиация, ғарыш, құрылыс
АҚШ, ЕО, Қытай, Ресей
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алюминий өнеркәсібінің дамуы технологиялық прогресс пен өнеркәсіптің дамуымен шартталған алюминийге үнемі өсіп келе жатқан сұранысқа байланысты болды. Осы себепті көмір өнеркәсібінің қалыптасуының технологиялық циклдерін әлемдік өнеркәсіп дамуының негізгі циклдерімен байланыстыруға болады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.2-кесте. Алюминий өнеркәсібінің даму циклдерінің негізгі кезеңдері.
Цикл
Ғылыми-техникалық кезең
Техникалық-экономикалық кезең
Экономикалық және әлеуметтік кезең
Әлеуметтік-реттеу кезеңі
Бірінші (алюминийдің ашылуы)
Глиноземнен химиялық әдістермен алюминий алу
Алюминийді алудың химиялық әдістерін жетілдіру
Алюминий тұтынудың өсуі
Алюминий өндірісінің жоғары еңбек сыйымдылығы, жоғары баға
Екінші (электролиз арқылы алюминий алу)
Электролиз арқылы алюминий алу
Электр энергиясының арзан және жеткілікті қуатты көздерін пайдалану
Әртүрлі салаларда алюминийді тұтынудың өсуі
Электротехниканы жетілдіру, сонымен қатар алюминий тотығын алудың жаңа әдістерін жасау
Үшінші (алюминийді кеңінен қолдану)
Алюминийді кеңінен қолдану
Жаңа салаларды дамытуға итермелеу
Экологиялық заңнаманы қатайту, экологиялық таза емес технологиялардан бас тарту
Инертті анодтарды қолдану арқылы алюминий өндірісі
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Бірінші цикл алюминийдің ашылуы және алюминийдің химиялық әдістермен алынуы. Ағылшын химигі Хамфри Дэви 1808 жылы алюминийді алюминий тотығынан (алюминий оксиді) электролиз арқылы алуға болатынын анықтады, бірақ ол теорияны практикамен растай алмады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Мұны 1825 жылы Дания Ганс Кристиан Эрстед жасады. Ол таза металды емес, эксперименттерге қатысқан элементтері бар алюминий қорытпасының бір түрін ала алды. Ғалым бұл жаңалықты жариялап, эксперименттерді тоқтатты.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Оның жұмысын неміс химигі Фридрих Вёлер жалғастырды, ол 1827 жылы 22 қазанда ұнтақ түрінде шамамен 30 грамм алюминий алды. 1845 жылы қатайтылған балқытылған алюминийден (патшалар) шағын шарларды алу үшін оған тағы 18 жыл үздіксіз тәжірибе қажет болды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Ғалымдар ашқан алюминийді алудың химиялық әдісін өнеркәсіптік қолданысқа көрнекті француз химигі және технологы Анри-Этьен Сен-Клэр Девилль әкелген. Ол Велер әдісін жетілдірді және 1856 жылы серіктестерімен бірге Руандағы (Франция) ағайынды Шарль және Александр Тисьелердің зауытында алюминийдің алғашқы өнеркәсіптік өндірісін ұйымдастырды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алынған металл күміске ұқсас, жеңіл және сонымен бірге қымбат болды, сондықтан сол кезде алюминий зергерлік бұйымдар мен сәнді бұйымдарды жасауға арналған элиталық материал болып саналды. Алюминийден жасалған алғашқы бұйымдар - алюминий өндірісінің дамуын қатты қолдаған III Наполеонның барельефтері бар медальдар және Фридрих Вёлер, сондай-ақ тақ мұрагері Луи Наполеонның алюминий мен алтыннан жасалған сылдырмақтары.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Дегенмен, сол кезде де Сен-Клэр Девилл алюминийдің болашағы зергерлік бұйымдармен байланысты емес екенін түсінді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Екінші цикл - алюминийді электролиз арқылы алу (Холл-Эру әдісі). Жағдай 1886 жылы алюминийді өндірудің арзанырақ электролиттік әдісінің ашылуымен өзгерді. Оны француз инженері Пол Эру және американдық студент Чарльз Холл бір мезгілде және дербес әзірледі. Олар ұсынған әдіс криолитте балқытылған алюминий оксидінің электролизін қамтыды және тамаша нәтиже берді, бірақ көп мөлшерде электр қуатын қажет етті.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Сондықтан Эру өзінің алғашқы өндірісін атақты Рейн сарқырамасының жанындағы Нойхаузендегі (Швейцария) металлургиялық зауытта ұйымдастырды, бұл кәсіпорынның динамоларына қуат беретін судың күші.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1888 жылы 18 қарашада Швейцария металлургиялық қоғамы мен неміс өнеркәсіпшісі Ратенау арасында Нойхаузен қаласында жалпы капиталы 10 млн швейцариялық франк болатын алюминий өнеркәсібі акционерлік қоғамын құру туралы келісімге қол қойылды. Ол кейіннен алюминий балқытушылардың қоғамы деп аталды. Оның сауда белгісі алюминий құймасының артынан көтеріліп жатқан күнді бейнеледі, Ратенаудың айтуынша, бұл алюминий өнеркәсібінің дүниеге келуін білдіреді. Бес жылда зауыттың өнімділігі 10 еседен астам өсті. Егер 1890 жылы Нойгаузенде небәрі 40 тонна алюминий балқытылған болса, 1895 жылы - 450 т.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Чарльз Холл достарының қолдауымен Питтсбург қалпына келтіру компаниясын ұйымдастырды, ол 1888 жылы 18 қыркүйекте Питтсбург маңындағы Кенсингтон қаласында өзінің алғашқы зауытын іске қосты. Алғашқы айларда ол тәулігіне небәрі 20-25 кг алюминий өндірді, ал жылы 1890 - қазірдің өзінде күніне 240 кг.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Компания өзінің жаңа зауыттарын Нью-Йорк штатында, жаңа Ниагара су электр станциясының жанында орналастырды. Алюминий балқыту зауыттары әлі де су электр станциялары сияқты қуатты, арзан және экологиялық таза энергия көздеріне жақын жерде салынуда. 1907 жылы Питтсбург қалпына келтіру компаниясы американдық алюминий компаниясы немесе қысқаша Alcoa болып қайта құрылды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1889 жылы австриялық химигі Карл Йозеф Байер Санкт-Петербургте (Ресей) Тентелевский зауытында жұмыс істеп жүргенде, алюминий тотығын, металл өндірудің негізгі шикізатын - алюминий тотығын алудың технологиялық және арзан әдісін ойлап тапты. . Тәжірибелердің бірінде ғалым сілтілі ерітіндіге боксит қосып, оны жабық ыдыста қыздырды - боксит еріді, бірақ толық емес. Ерітпеген қалдықта Байер алюминий таппады - сілтілі ерітіндімен өңдеген кезде бокситтегі барлық алюминий ерітіндіге түсетіні анықталды. Байер және Холл-Хероулт әдістері алюминий өндірісінің заманауи технологияларының негізін құрайды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Осылайша, бірнеше онжылдықтар ішінде алюминий өнеркәсібі құрылды, саздан күміс тарихы аяқталды, ал алюминий жаңа өнеркәсіптік металл болды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Үшінші цикл - алюминийді кеңінен қолдану. XIX және ХХ ғасырлар тоғысында. алюминий әртүрлі салаларда қолданыла бастады және бүкіл салалардың дамуына серпін берді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1891 жылы Альфред Нобельдің бұйрығымен Швейцарияда алюминий корпусы бар алғашқы Le Migron жолаушылар қайығы жасалды. Ал үш жылдан кейін шотландиялық Yarrow & Co верфі алюминийден жасалған 58 метрлік торпедалық қайықты таныстырды. Бұл қайық Сокол деп аталды, Ресей империясының әскери-теңіз күштері үшін жасалды және сол кездегі рекордтық жылдамдықты 32 түйінді құрады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1894 жылы американдық теміржол компаниясы Нью-Йорк, Нью-Хейвен және Хартфорд Рейлроуд, сол кездегі банкир Джон Пиерпонт Морганға (Дж. П. Морган) тиесілі, арнайы жеңіл жеңіл вагондар шығара бастады, олардың отырғыштары алюминийден жасалған. Ал небәрі 5 жылдан кейін Берлиндегі көрмеде Карл Бенц алюминий корпусы бар алғашқы спорттық көлікті ұсынды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Бірақ алюминий авиацияда нағыз төңкеріс жасады, ол үшін ол мәңгілікке өзінің екінші атауы - қанатты металл лайық болды. Осы кезеңде бүкіл әлемде өнертапқыштар мен авиаторлар басқарылатын ұшақтарды - ұшақтарды жасаумен айналысты.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1903 жылы 17 желтоқсанда американдық авиаконструктор ағайынды Уилбур мен Орвилл Райт адамзат тарихында алғаш рет басқарылатын Флайер-1 ұшағында ұшу жасады. Оны ұшыру үшін олар көлік қозғалтқышын пайдаланбақ болды, бірақ ол тым ауыр болып шықты. Сондықтан, арнайы Flyer-1 үшін бөлшектері алюминийден жасалған мүлдем жаңа қозғалтқыш әзірленді. Жеңіл 13 ат күші бар қозғалтқыш тізгінінде Орвилл Райт болған әлемдегі алғашқы ұшақты 12 секундқа көтеріп, ол 36,5 метрге ұшты. Ағайындылар жер деңгейінен шамамен 3 метр биіктікте 52 және 60 метрлік тағы екі рейс жасады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Әлемде авиация стратегиялық, кейде шешуші рөл атқара бастаған соғыстар кезеңіне аяқ басты. Сондықтан, дюралюминий бастапқыда әскери технология болды және оны алу әдісі құпия сақталды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Осы уақытта алюминий қолданудың жаңа және жаңа салаларын зерттеді. Олар одан ыдыстарды жаппай шығара бастады, олар мыс және шойын ыдыстарды тез және толығымен дерлік ауыстырды. Алюминий кәстрөлдер мен табалар жеңіл, тез қызады және суытады және тот баспайды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1907 жылы Швейцарияда Роберт Виктор Нехер алюминийді үздіксіз илектеу арқылы алюминий фольгасын алу әдісін ойлап тапты. 1910 жылы ол әлемдегі алғашқы фольга прокат зауытын іске қосты. Бір жылдан кейін Тоблер шоколадты орау үшін фольганы пайдаланады. Оған әйгілі үшбұрышты Тоблерон да оралған.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алюминий өнеркәсібі үшін келесі бетбұрыс 1920 жылы, норвегиялық Карл Вильгельм Содерберг бастаған ғалымдар тобы Холл-Хероулт әдісінің құнын айтарлықтай төмендететін алюминий өндірудің жаңа технологиясын ойлап тапқан кезде келеді. Бұған дейін электролизде анод ретінде алдын ала пісірілген көмір блоктары пайдаланылды - олар тез тұтынылды, сондықтан жаңаларын орнату үнемі қажет болды. Содерберг бұл мәселені үнемі жаңартылатын электродпен шешті. Ол арнайы тотықсыздандырғыш камерада коксты пастадан қалыптасады және қажетіне қарай электролиз ваннасының жоғарғы саңылауына қосады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Soederberg технологиясы бүкіл әлемге тез таралып, алюминий өндірісінің артуына алып келеді. Дәл сол кезде өзінің алюминий өнеркәсібі болмаған КСРО оны қабылдады. Болашақта технологияның дамуы шайырлы шығарындылардың болмауына және қуатты аз тұтынуға байланысты күйдірілген анодтары бар электролизерлерді пайдалануды қайтадан қолайлы етті. Сонымен қатар, күйдірілген анодтары бар электролизерлердің негізгі артықшылықтарының бірі ток күшін, яғни өнімділікті арттыру мүмкіндігі болып табылады. Әлемдік алюминий өнеркәсібі үшін сынақтар жаһандық қаржылық-экономикалық дағдарыспен бірге 2008 жылы басталды. Содан кейін нарықтардың күйреуі нәтижесінде алюминий өнеркәсібі тарихта алғаш рет артық өндіріс дағдарысына және соның салдарынан металл бағасының 50% құлдырауына тап болды. Дүние жүзіндегі қоймаларда миллиондаған тонна алюминий жиналды, оларға биржалық трейдерлер қызығушылық танытты: металмен қаржылық операциялар тиімді инвестицияға айналды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
2008-2009 жылдардағы дағдарыс Батыс алюминий компанияларының барлығы дерлік алюминий қорыту зауыттарының ауқымды жабылуына әкелді. Сонымен бірге әлемде металл өндірісі өсуді жалғастырды. Қытай мен Таяу Шығыстағы өндірушілер қарама-қарсы бағытта қозғалып, өндірісті арттырды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
2013 жылы жаһандық алюминий өнеркәсібі жаңа белестен өтті - металл өндірісі 50 миллион тоннадан асты.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Әрбір цикл белгілі бір кезеңге байланысты, ол технологияның дамуына жаңа серпін береді. Барлық кезеңдердің бірінен соң бірін өтуі саланың даму циклінің аяқталуына әкеледі, одан кейін цикл қайталанады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Салалардың тарихи дамуы шеңберіндегі ресурстарды тиімді пайдалану технологиялық дамудың жаңа деңгейге өтуінің ең маңызды іргелі тұжырымдамасы ретінде қарастырылады. Сонымен бірге, зерттеу әдісі белгілі бір технологияның жұмыс істеу механизмі мен ішкі құрылымын егжей-тегжейлі сипаттамай-ақ, өзгермелі жағдайларға жалпы саланың реакциясын зерттеуге бағытталған, өйткені тапсырма шеңберінде, бұл негізгі зерттеу нысаны емес (1.1-сурет).
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.1-сурет. Алюминий өндірісінің технологияларының эволюциясы.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
I 1 - алюминий тотығынан химиялық әдістермен алюминий алу.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
II 1 - алюминийді оқшаулаудың химиялық әдістерін жетілдіру.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
III 1 - алюминий тұтынудың өсуі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
IV 1 - процестің жоғары еңбек сыйымдылығы, жоғары баға.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
I 2 - алюминийді электролиз арқылы алу.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
II 2 - арзан және жеткілікті қуатты энергия көздерін пайдалану.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
III 2 - өнеркәсіптің әртүрлі салаларында алюминий тұтынудың өсуі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
IV 2 - электротехниканы жетілдіру, алюминий тотығын алудың жаңа әдістерін жасау.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
I 3 - алюминийді кеңінен қолдану.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
II 3 - жаңа өндірістердің дамуына серпін.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
III 3 - экологиялық заңнаманы қатайту, экологиялық таза емес технологиялардан бас тарту.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
IV 3 - инертті анодтарды қолдану арқылы алюминий өндіру.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.1 Технологиялық процестің сипаттамасы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Металл алюминийін алу іс жүзінде жалғыз әдіс болып табылады криолит-глинозем балқымасының электролизі. Бұл процестің негізгі шикізаты - алюминий тотығы (Al2O3) құрамында алюминий қосылыстары бар минералдарды өңдеу арқылы әртүрлі гидрохимиялық әдістермен алынады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алюминийдің заманауи өндірісі электролитте (балқытылған криолит (Na3AlF6)) ерітілген алюминий тотығын (Al2O3) электролиттік ыдырату арқылы жүзеге асырылады. Технологиялық процесс 950 - 965°С электролиз ванналарында (электролизерлер) жүргізіледі. Жалпы электролизерлерде алюминий тотығының ыдырау процесін формулалар түрінде көрсетуге болады:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Al2O3 + 1,5 C -- 2 Al + 1,5 CO2,
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Al2O3 + 3 C -- 2 Al + 3 CO.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Жалпы реакцияны былай жазуға болады:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Al2O3 + x C = 2 Al + (3 − x) CO2 + (2x − 3) CO
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
немесе оны үш реакцияның қосындысы ретінде көрсетіңіз:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Al2O3 -- 2 Al + 1,5 O2, C + O2 -- CO2, C + 0,5 O2 -- CO.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Криолит-глинозем балқымасының негізгі шикізаты алюминий тотығы (Al2O3), алюминий фториді (AlF3) және криолит (Na3AlF6) болып табылады. Сонымен қатар, электролитте кальций фториді (CaF2) әрқашан болады, ол электролиттің кристалдану температурасын төмендетеді, бұл электролизді төменгі температурада жүргізуге мүмкіндік береді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алюминий электролизеріндегі технологиялық процесс өзара байланысты химиялық, физика-химиялық және физикалық процестердің күрделі жиынтығы болып табылады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Электролиз кезінде катодта алюминий бөлінеді. Бастапқы балқымаға қарағанда тығыздығы жоғары алюминий ұяшық түбінде жиналады, ол жерден мезгіл-мезгіл шығарылады. Алюминий өндірісінің рентабельділігі электр энергиясының болуымен және бағасымен, шикізаттың болуымен және олардың сапасымен анықталады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Глинозем өндірісі. Құрамында алюминийі бар әр түрлі шикізат түрлерінен (минералдар) алюминий тотығын алу әдістері алюминат ерітінділерін алуға және олардың температура мен концентрацияның төмендеуімен алюминий гидроксиді мен сілтіге өздігінен ыдырау қабілетіне негізделген. Алюминий тотығын 1000 - 1200°С температурада алюминий гидроксидін күйдіру арқылы алады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Байер әзірлеген сілтілі гидрохимиялық әдіс өнеркәсіпте ең кең қолдануды тапты, оның көмегімен әдетте кремний тотығы аз жоғары сортты бокситтер ғана өңделеді - кремний модулі бар бокситтер (Al2O3 және SiO2 қатынасы салмағы) жоғары 6. Шикізатты дайындағаннан кейін (бокситті ұсақтау және ұнтақтау) оны сілтілі-алюминат ерітіндісімен өңдеуді - шаймалау процесін жүргізеді, нәтижесінде бокситтен алюминий оксиді алынады, Al2O3 ерітіндісі бар ерітіндіге өтеді. концентрациясы 250 - 300 гл. Бұл жағдайда бокситтің құрамындағы ерімейтін қосылыстар қызыл лай деп аталатын тұнбаға түседі. Кейінгі өндіріс процестері алюминат ерітіндісін қызыл балшықтан бөлу және тазарту және алюминат ерітіндісін неғұрлым толық алу үшін соңғысын жуумен байланысты.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.3-кесте. Байер агломерация әдісімен алюминий тотығын алудың негізгі кезеңдері.
Кіріс ағыны
Процесс қадамы (ішкі процесс)
Шығыс ағыны
Негізгі технологиялық жабдық
Шығарылымдар
Боксит, әктас, су, сода
Шаймалау және агломерациялау үшін шихтаны дайындау
Ылғалды партия (целлюлоза)
Ұсатқыштар, шарикті диірмендер
Шаң
Целлюлоза
Целлюлоза
Алюминат ерітіндісі, шлам
Автоклавты батареялар
Сілті
Шлам
Байер және агломерациялық шламды қоюландыру және жуу (бөлек)
Шламды төгуге арналған
Қалыңдатқыштар, сүзгілер
Сілті, шлам
Пульпа
Агломерациялау
Спек
Айналмалы пештер
Шаң, SO2, NOx, CO
Спек
Техникалық өңдеу
Алюминат ерітіндісі, шлам (қызыл)
Ұсатқыштар, диірмендер
Шаң, Сілті
Алюминатный раствор
Алюминат ерітінділерін өңдеу (әр сала үшін бөлек)
Тазартылған алюминат ерітіндісі (айналымдағы), алюминий гидроксиді
Декомпозиторлар, қоюландырғыштар
Сілті
Гидроксид алюминия
Кальцинация
Глинозем
Пештер
Шаң, SO2, NOx, CO
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кремний модулі 6-дан төмен бокситтер және глинозем алу үшін жарамды жоғары кремнийлі шикізаттың басқа түрлері (нефелин, алунит, каолин) не агломерация әдісімен, не аралас әдіспен өңделеді - Байер әдісінің комбинациясы. агломерациялау әдісі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Агломерация әдісі алюминий оксидінің барлығын дерлік шикізаттан агломерацияда (натрий алюминатында) еритін түрге беру және шикізатты кремний диоксидін ерімейтін түрге байланыстыру мақсатында әктаспен алюмосиликатты руда қоспасын термиялық өңдеуге негізделген. (дикальций силикат).
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.4-кесте. Нефелинді агломерациялау әдісімен алюминий тотығын алудың негізгі кезеңдері.
Кіріс ағыны
Процесс қадамы (ішкі процесс)
Шығыс ағыны
Негізгі технологиялық жабдық
Шығарылымдар
Нефелин, әктас, су
Қоспаны дайындау
Ылғалды топтама (целлюлоза)
Ұсатқыштар, диірмендер
Шаң
Целлюлоза
Агломерациялау
Спек
Айналмалы пештер
Шаң, SO2, NOx, CO
Спек
Техникалық өңдеу
Алюминат ерітіндісі, шлам
Ұсатқыштар, диірмендер
Шаң, Сілті, шлам
Алюминатный раствор
Алюминат ерітінділерін өңдеу
Алюминий гидроксиді, сода ерітінділері
Карбонизаторлар, ыдыратушылар, қоюлатқыштар, автоклавтар, сүзгілер
Сілті, SO2, NOx, CO
Гидроксид алюминия
Кальцинация
Глинозем
Пештер
Шаң, SO2, NOx, CO
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Байер процесі ең үнемді болып табылады, бірақ оны қолдану бокситтің сапасы мен санымен шектеледі; агломерациялау әдісі ең қымбат, бірақ әмбебап және шикізаттың кез келген түріне жарамды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Жоғарыда аталған технологиялардың барлығы алюминий тотығын өндіретін жұмыс істеп тұрған ресейлік кәсіпорындарда қолданылады. Ачинск алюминий тотығын өңдеу зауыты және Пикалевский алюминий тотығын өңдеу зауыты (Базель цемент Пикалево) нефелин шикізатын өңдейді. Нефелинді әктаспен агломерациялауға негізделген алюминий тотығын өндіру технологиясы шикізатты алюминий тотығына, содаға және цементке кешенді өңдеуді қарастырады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Агломераторды сілтісіздендіру нәтижесінде алынған шлам (нефелин шламы) цемент клинкерін алу үшін пайдаланылады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Богословский және Орал алюминий зауыттары отандық Байер және агломерациялық бокситтерді өңдейді. Алюминий тотығын өндіру аралас әдіспен - Байердің параллельді агломерация схемасы бойынша жүзеге асырылады. Глиноземнің 80 - 90%-ы Байер әдісімен, қалғаны агломерация технологиясымен алынады. Агломерациялық тармақ партияны дайындау бөлімдерінен (Байер филиалына қосымша), агломерациялау, ұнтақтау, тортты сілтілеу және шлам шөгінділерінен алюминат ерітіндісін бөлуден тұрады. Бұл тармақта алынған алюминат ерітіндісі Байер тармағының алюминат ерітіндісімен біріктіріліп, орташа ерітінді келесі өңдеуге, соның ішінде күйдіру пештерінде алюминий гидроксиді күйдіру кезеңіне беріледі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анод массасын және анодтарды өндіру. Пайдаланылатын ұяшық түріне байланысты анодтық материалдар ретінде анод пастасы немесе алдын ала пісірілген анодтар қолданылады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анодтық материалдар электролиттік алюминий өндіру технологиясының негізгі элементтерінің бірі болып табылады. Көміртекті анодтар немесе бастапқы алюминийді өндіруге арналған анод массасы, әдетте, металдың өзі сияқты алюминий зауытында шығарылады. Кейбір жағдайларда оларды жеке анод зауыттарында шығаруға болады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анод массасы мен анодтарды өндіруге арналған шикізат көмір шайыры (байланыстырушы материал) және құрамында күл қоспалары (толтырғыш) аз мұнай коксы болып табылады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анодты пастаны өндіру. 1.5-кестеде анодты пастаны алудың технологиялық процесінің негізгі кезеңдерінің сипаттамасын ұсынады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Бастапқы шикі кокс кәсіпорын қоймасына түседі және алғашқы ұсақтау үшін көлік жүйесі арқылы беріледі. Әрі қарай қоректендіру жүйесі арқылы кокс күйдіргіш қондырғыға түседі, содан кейін күйдірілген кокс көлік жүйесі арқылы резервтік бункерге түседі. Құрамында күйдіретін пештері жоқ кейбір кәсіпорындар күйдірілген коксты сатып алады. Кокс күйдірілген кокс бункерінен кептіру үшін, содан кейін ұсақтау және сүзгілеу үшін беріледі, содан кейін алынған күйдірілген кокстың сортты фракциялары қыздырылады және араластырғышқа жіберіледі, онда кокс шайырмен араластырылады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қамыр кәсіпорынға сұйық және (немесе) қатты күйде түседі және дайындағаннан кейін араластырғыштың көмегімен араластырғышқа және қадамдық сорғыға беріледі. Араластырғыштан кейін сумен және көлік жүйесімен суарылатын конвейер арқылы анодтық массаның салқындатылған брикеттері дайын өнім қоймасына жеткізіледі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.5-кесте. Анодты пастаны алудың технологиялық процесінің негізгі кезеңдері.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кіріс ағыны
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Процесс қадамы (ішкі процесс)
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шығыс ағыны
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Негізгі технологиялық жабдықтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Мәселелер
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шикі мұнай коксы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қабылдау, сақтау, алдын ала ұсақтау
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шикі ұсақталған мұнай коксы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Екі орамды тісті уатқыш
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шикі ұсақталған мұнай коксы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальцинация
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальциленген мұнай коксы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Айналмалы барабан түрі кальцинері
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы, СО, SO2, NOx
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальциленген мұнай коксы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Ұсақтау, ұнтақтау, фракцияларға бөлу
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальциленген кокстың жоғары сапалы фракциялары
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Ұсатқыш екі роликті. Дауыс әмбебап болып табылады. Шарлы барабанды диірмендер
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шикі күйдірілген кокс
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кептіру
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Құрғақ күйдірілген кокс
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кептіру қондырғысы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы, СО, SO2, NOx
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Түйіршіктелген көмір
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қабылдау, сақтау, қадамды дайындау
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Сұйықтық қадамы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қабылдағыштар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қамыр шаңы, қадам сублимациялары
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Сұйық көмір шайыры
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қабылдау, сақтау, қадамды дайындау
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Сұйықтық қадамы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қабылдағыштар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Балқытқыштар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қадамды сублимациялайды
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальциленген кокстың жоғары сапалы фракциялары, сұйық шайыр
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Дозалау, араластыру, қалыптау
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анодты массалық брикеттер
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Салмақ таратқыштары.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Крандар.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қалыптастырушы құрылғы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы, шайыр сублиматтары
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Тұтқыр қабатының саны мен сапасы ластаушы заттардың атмосфераға шығарылуын анықтайтын фактор болып табылады. Анод массасының өндірісін қайта бөлуден аспирациялық және шаң тазалау жүйелерінде жиналған шаң өндіріске қайтарылады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анодты жаппай өндірудің мәлімделген принциптері көптеген ондаған жылдар бойы өзгерген жоқ. Дегенмен, аппараттық құралдардың дизайны, жабдық сапасы және процесті басқару принциптері үнемі жетілдірілуде.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анод массасын өндіру алюминий өндірісіне бағынады және барлық дерлік алюминий зауыттарында өздігінен пісірілетін анодтармен электролиз технологиясын қолдана отырып жүзеге асырылады (Soderberg).
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анод өндірісі. 1.6-кестеде күйдірілген анодтарды өндірудің негізгі технологиялық кезеңдерін көрсетеді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шикізатты ұсату, ұнтақтау және араластыру бойынша анодты өндіру процесі кокспен бірге ұсақтау және сүзгілеу сатыларынан өтетін күйдірілген анод қалдықтарын (шлак) пайдалануды қоспағанда, анод массасын өндірумен бірдей. . Содан кейін аралас материалдан жасыл анодтар түзіледі және салқындағаннан кейін олар жасыл анодтар қоймасына жеткізіледі. Қоймадан жасыл анодтар конвейерлік жүйе арқылы күйдіру пештеріне жіберіледі. Қуыру жылжымалы өрт аймағы бар көп камералы ашық типті сақиналы пештерде жүргізіледі. Күйдіру пеші түтін газдарының бір камерадан екінші камераға дәйекті өтуі үшін пирстермен өзара байланысқан тік камералар блогынан тұрады. Бұл қабырғалар камераларды анод блоктары жүктелетін кассеталарға бөледі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.6-кесте. Пісірілген анодтарды өндірудің негізгі кезеңдері Кіріс ағыны.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кіріс ағыны
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Процесс қадамы (ішкі процесс)
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шығыс ағыны
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Негізгі технологиялық жабдықтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Мәселелер
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шикі мұнай коксы; анодты шлактар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қабылдау, сақтау, алдын ала ұсақтау
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шикі ұсақталған мұнай коксы; ұсақталған анодты шлактар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Екі орамды тісті уатқыш
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальциленген мұнай коксы, ұсақталған шлактар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Ұсақтау, ұнтақтау, фракцияларға бөлу
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальциленген кокстың жоғары сапалы фракциялары
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Бір роторлы балғалы ұсақтағыш. Ұсатқыш екі роликті. Дауыс әмбебап болып табылады. Шарлы барабанды диірмендер
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
кокс шаңы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Түйіршікті көмір шайыры, сұйық шайыр
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қабылдау, сақтау, қадамды дайындау
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Сұйықтық қадамы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қадам қабылдағыштар, балқытқыштар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қамыр шаңы, қадамды сублиматтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кальциленген кокс пен шлактардың жоғары сапалы фракциялары, сұйық шайыр
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Дозалау, араластыру
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анод массасы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Салмақ таратқыштары. Крандар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы, шайыр сублиматтары
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анод массасы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қалыптау
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Жасыл анодтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
вибропресс
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қадамды сублимациялайды
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Жасыл анодтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Жану
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Пісірілген анодтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Көп камералы ашық типті сақиналы пеш
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы, шайырлы сублиматтар, HF, CO, SO2, NOx
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Пісірілген анодтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Анодтарды орнату
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Орнатылған анодтар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
IChT пештері, конвейерлер, шлактарды тазалау жүйелері, ұсақтағыштар
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кокс шаңы, оның ішінде қатты фторидтер
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Өртті ілгерілету рампаны оттықтан, жарылыс және сору құбырларынан пештің бойымен белгіленген күйдіру жылдамдығына сәйкес бір камераға ауыстыру арқылы жүзеге асырылады. Мұнай отын ретінде пайдаланылады. Пісірілген анод блоктары құрастыру үшін конвейер бойымен анодтарды бөлшектеу және жинақтау бөлімін қамтитын анодтарды құрастыру бөліміне (АМО) тасымалданады. Пісірілген анодтарды орнату кезінде ниппель ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz