Предприятие по переработке алюминия "БрАЗ"

1. Цели проекта. Цели промышленного предприятия.
2. Обоснование и выбор места расположения предприятия.
3. Генеральный план предприятия (схема).
4. Схема пространственной планировки производства.
5. Описание и схематическая модель технологического процесса производства.
6. Описание (характеристики) производимого продукта (товара).
7. Сырьё и материалы, требуемые для производства продукта (товара).
8. Тип и вид организации производства (массовое, серийное, единичное).
9. Расчет длительности производственного цикла и основных параметров производства.
10. Расчет точки безубыточности производства на основе предполагаемого спроса и загрузки оборудования. Производственная мощность предприятия.
11. Расчет потребности в ресурсах с применением АВС-анализа.
12. Обоснование выбора и описание поставщиков.
13. Расчет складских запасов.
14. Пространственная планировка основной поточной линии.
15. Составление производственного плана и их графическое представление.
16. Расчет основных финансово-экономических показателей проекта создания промышленного предприятия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  Цели проекта.  Цели промышленного предприятия.

 

Цели проекта.

Целью проекта является строительство  алюминиевого завода проектной мощностью 1,3 млн. тонн в год в г. Братске Иркутской области.

Цели промышленной системы.

Цели:  производительность труда – 300т/чел.

            безопасность – исключение несчастных  случаев

            себестоимость -  снижение затрат

            экология  - снижение выбросов  вредных веществ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.  Обоснование  и выбор расположения предприятия.

Наиболее крупные алюминиевые  заводы России расположены в Сибири, т.к. здесь находятся источники  наиболее дешевой электроэнергии, которая  в стоимости производства алюминия составляет более 75 %, т.к. на производство 1 т алюминия требуется 16-18 тыс. кВт-ч. Именно наличие источника дешевой энергии определяет размещение алюминиевых производств, а не близость к источникам сырья.

Братский алюминиевый  завод расположен в городе Братске  на железнодорожной ветке Тайшет-Лена, БрАЗ - одно из градообразующих предприятий Братска, на предприятии работает около 4000 человек. Завод был запущен через несколько лет после завершения строительства Братской ГЭС - в 1966 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.  Генеральный  план (схема).

1. Цеха электролиза;
2. Преобразовательные подстанции;
3. Понизительные (понижающие) подстанции;
4. Приемные склады глинозема;
5. Силосные склады глинозема;
6. Цех пылеулавливания и производства фторсолей;
7. Электролитейная;
8. Бытовые и вспомогательные корпуса;
9. Цех анодной массы;
10. Проходная;
11. Железнодорожные пути;
12. Автомобильные подъездные пути.

 

З/У – заводоуправление;

АБК – административно-бытовой  корпус;

ЦТВиК – цех тепло и водоснабжения и канализации;

РСУ – ремонтно-строительное управление.

 

Общая площадь территории составляет 39000 м²

Общая площадь зданий составляет 25750 м²

Используемая площадь  составляет 24600 м²

1. Коэффициент плотности застройки территории:  К_пл = Q_зд / Q

К_пл=25750/39000 = 0,66

 

2. Коэффициент использования площади территории: К_исп = Q_исп / Q

К_исп = 24600/39000 = 0,63

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.  Схема пространственной  планировки производства.

В состав Братского алюминиевого завода входят следующие основные объекты:

цех электролиза 1 (8 корпусов); цех электролиза 2 (8 корпусов); цех электролиза 3 (8 корпусов); приемные склады глиноземы; электролитейная; цех пылеулавливания и производства фтор солей; ремонтно-строительные управление; цех анодной массы; электротермический цех кристаллического кремния;  автотранспортный цех; железнодорожный цех; цех капитального ремонта механизмов и ремонтного оборудования; цех ремонтов электролизеров; блоки вспомогательных соединений.

Цехи алюминиевого завода размещаются в однопролетных одноэтажных, зданиях. Исключение составляют преобразовательные подстанции и цех анодной массы, которые имеют два этажа. Для хранения глинозема сооружаются силосные склады диаметром 12 м и высотой более 40 м. Основными производственными объектами алюминиевого завода являются корпуса электролиза в виде однопролетных зданий шириной 27 м и длиной более 600 м, предназначенных для расположения электролизеров и оборудованных специальными  штыревыми мостовыми кранами грузоподъемностью 10 монтажным краном грузоподъемностью 125 т..

Электролитейные и бытовые  помещения, как правило, размещаются  в середине между корпусами, открытые понизительные и преобразовательные подстанции — возможно ближе к  торцам корпусов. Приемный склад глинозема  и фторосолей, цех флотации и регенерации, компрессорная располагаются в центре алюминиевого завода, обеспечивая наиболее короткие коммуникации между ними и корпусами электролиза. Заводоуправление, проходная и др. административные здания помещают вдоль противоположных торцов корпусов электролиза. Для доставки сырья и вывоза готовой продукции имеются железнодорожные пути на территорию завода. Внутризаводские перевозки осуществляются при помощи электрокар и автотранспорта.

Корпуса электролиза располагаются  параллельно друг другу с разрывами, улавливание и последующая газоочистка. Попадающие в корпус газы и избыточные тепловыделения удаляются при помощи аэрации. В отдельных случаях  применяется газоочистка всего  воздуха, удаляемого из корпусов механическим путем. Для равномерного распределения  приточного воздуха по поперечному  сечению корпуса, а также для  размещения шинопроводов устраивается цокольный этаж.

Наличие в корпусах открытых токонесущих шинопроводов и электролизеров, находящихся под напряжением, требует электроизоляции строит, конструкций, доступных для работающих. Подземные железобетонные конструкции, а также металлические подземные коммуникации, проходящие в пределах цеха электролиза, защищаются от электрокоррозии, вызываемой блуждающими токами. 

 

 

 

 

5. Описание и  схематическая модель технологического  процесса производства.

 

Технология производства алюминия

 

Технологический процесс  получения алюминия на рассматриваемом предприятии состоит из 2 стадий:

1). Получение алюминия из глинозема;

2). Рафинирование алюминия.

1.Получение алюминия из его окиси

Электролиз окиси алюминия

Электролитическое восстановление окиси алюминия, растворенной в расплаве на основе криолита, осуществляется при 950-970°С в электролизере. Электролизер состоит из футерованной углеродистыми блоками ванны, к подине которой подводится электрический ток. Выдeлившийся на подине, служащей катодом, жидкий алюминий тяжелее расплава соли электролита, поэтому собирается на угольном основании, откуда его периодическиbоткачивают. Сверху в электролит погружены угольные аноды, которые сгорают в атмосфере выделяющегося из окиси алюминия кислорода, выделяя окись углерода (CO) или двуокись углерода (CO2). На практике находят применение дваnтипа анодов:

а) самообжигающиеся аноды Зедерберга, состоящие из брикетов, так называемых «хлебов» массы Зедерберга (малозольный уголь с 25-35% каменноугольного пека), набитых в алюминиевую оболочку; под действием высокой температуры анодная масса обжигается (спекается);

б) обожженные, или «непрерывные», анодыfиз больших угольных блоков (например, 1900×600×500 мм массой около 1,1 т).

Сила тока на электролизерах составляет 150 000 А. Они включаются в сеть последовательно, т. е. получается система (серия) — длинный ряд электролизеров.

Рабочее напряжение на ванне, составляющее 4-5 В, значительно выше напряжения, при котором происходит разложение окиси алюминия, поскольку в процессе работы неизбежны потери напряжения в различных частях системы.

 

Электролиз хлорида  алюминия (метод фирмы Алкоа)

В реакционном сосуде окись  алюминия превращается сначала в хлорид алюминия. Затем в плoтно изолированной ванне происходит электролиз AlCl3, растворенного в расплаве солей KCl, NaCl. Выделяющийся при этом хлор отсасывается и подается для вторичного использования; алюминий осаждается на катоде.

Преимуществами дaнного метода перед существующим электролизом жидкого криолитоглиноземного расплава (Al2O3, растворенная в криолите Na3AlF6) считают: экономию до 30% энергии; возможность применения окиси алюминия, которая не годится для традиционного электролиза (например, Al2O3 с высоким содержанием кремния); замену дoрогостоящего криолита более дешевыми солями; исчезновение опасности выделения фтора.

Восстановление  хлорида алюминия марганцем (Toth — метод)

При восстановлении марганцем  из хлорида алюминия освобождается  алюминий. Посредством управляемой  конденсации из потока хлорида марганца выделяются связанные с хлором загрязнения. При освобождении хлора хлорид марганца окисляется в окись марганца, которая  затем восстанавливается до марганца, пригодного к вторичному применению. Сведения в имеющихся публикациях  весьма неточны, так что в данном случае придется отказаться от оценки метода.

 2.Получение рафинированного алюминия

Для алюминия рафинирующий электролиз с разложением водных солевых растворов невозможен. Поскольку для некоторых целей степень очистки промышленного алюминия (Al 99,5 — Al 99,8), пoлученного электролизом криолитоглиноземного расплава, недостаточна, то из промышленного алюминия или отходов металла путем рафинирования получают еще более чистый алюминий (Al 99, 99 R). Наиболее известен метод рафинирования — трехслойный электролиз.

Рафинирование методом  трехслойного электролиза 

Одетая стальным листом, работающая на постоянном токе ванна для рaфинирования состоит из угольной подины с токоподводами и теплоизолирующей магнезитовой футеровки. В противоположность электролизу криолитоглиноземного расплава анодом здесь служит, как правило, расплавленный рафинируемый металл (нижний анодный слой). Электролит составляется из чистых фторидов или смеси хлорида бария и фторидов алюминия и натрия (средний слой). Алюминий, растворяющийся из анодного слоя в электролите, выделяется над электролитом (верхний катодный слой). Чистый металл служит катодом. Подвод тока к катодному слою осуществляется графитовым электродом.

Ванна работает при 750-800°С, расход электроэнергии составляет 20 кВт ּ ч на 1 кг чистого алюминия, т. е. несколько выше, чем при обычном электролизе алюминия.

Металл анода содержит 25-35% Cu; 7-12% Zn; 6-9% Si; до 5% Fe и незначительное количество марганца, никеля, свинца и олова, остальное (40-55%) — алюминий. Все тяжелые мeталлы и кремний при рафинировании остаются в анодном слое. Наличие магния в электролите приводит к нежелательным изменениям состава электролита или к сильному его ошлакованию. Для очистки от магния шлаки, содержащие магний, обрабатывают флюсами или газообразным хлором.

В рeзультате рафинирования получают чистый алюминий (99,99%) и продукты сегрегации (зайгер-продукт), которые содержат тяжелые металлы и кремний и выделяются в виде щелочного раствора и кристаллического остатка. Щелочной раствор является отходом, а твердый остаток применяется для раскисления.

Рафинированный алюминий имеет обычно следующий состав, %: Fe 0,0005-0,002; Si 0,002-0,005; Cu 0,0005-0,002; Zn 0,0005-0,002; Mg следы; Al остальное.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.Описание(характеристики) производимого продукта(товара).

Алюминий — это легкий и пластичный белый металл, матово-серебристый благодаря тонкой оксидной пленке, которая сразу же покрывает его на воздухе. Он относится к III группе периодической системы, обозначается символом Al, имеет атомный номер 13 и атомную массу 26,98154. Температура его плавления составляет 660°. Алюминий чрезвычайно распространен в природе: по этому параметру он занимает четвертое место среди всех элементов и первое — среди металлов (8,8% от массы земной коры), но не встречается в чистом виде. Его в основном добывают из бокситов, хотя известно несколько сот минералов алюминия (алюмосиликаты, алуниты и т. п.), абсолютное большинство которых не подходит для получения металла.

Рис. Алюминий

Алюминий обладает замечательными свойствами, которые объясняют широчайший спектр его применения. По объемам использования в самых разных отраслях промышленности он уступает только железу. Ковкий и пластичный, алюминий легко принимает любые формы. Оксидная пленка делает его устойчивым к коррозии, а значит, срок службы dcизделий из алюминия может быть очень долгим. Кроме того, к списку достоинств необходимо добавить высокую электропроводимость, нетоксичность и легкость в переработке.

Всем этим объясняется  огромное значение легкого металла  в мировой экономике. Без него аэрокосмическая индустрия никогда не получила бы развития. Алюминий необходим для производства автомобилей, вагонов скоростных поездов, морских судов. Самые разные виды продуктов из алюминия используются в современном строительстве. Алюминий практически вытеснил медь в качестве материала для высоковольтных линий электpопередачи. Примерно половина посуды для приготовления пищи, продаваемой каждый год во всем мире, сделана именно из этого металла. Мы уже не можем представить магазин без алюминиевых банок для напитков и аптеку без лекарств, упакованных в алюминиевую фольгу.