Предприятие по переработке алюминия "БрАЗ"

 

 

 

 

7. Сырье и материалы, требуемые для  производства продукции (товара).

Руды алюминия.

Вследствие высокой химической активности алюминий встречается в  природе только в связанном виде: корунд Al₂O₃, гиббсит Al₂O₃ • 3Н₂O, бемит Al₂О₃ • Н₂O, кианит 3Al₂O₃ • 2SiO₂, нефелин (Na, K)₂O • Al₂O₃ • 2SiO₂, каолинит Al₂О₃ • 2SiO₂ * 2H₂O и другие. Основными используемыми в настоящее время алюминиевыми рудами являются бокситы, а также нефелины и алуниты.

Бокситы используемые для производства алюминия

Алюминий в бокситах находится  главным образом в виде гидроксидов алюминия (гиббсита, бемита и др.), корунда и каолинита. Химический состав бокситов довольно сложен. Они часто содержат более 40 химических элементов. Содержание глинозема в них составляет 35—60%, кремнезема 2-20%, оксида Fe₂O₃ 2-40%, окиси титана 0,01-10%. Важной характеристикой бокситов является отношение содержаний в них Al₂O₃ К SiO₂ по массе — так называемый кремневый модуль.

Кремневый модуль бокситов, поступающих для получения  глинозема, должен быть не ниже 2,6. Для  бокситов среднего качества этот модуль составляет 5—7 при 46-48 %тном содержании Al₂O₃, а модуль высококачественных — около 10 при 50 %-ном содержании Al₂O₃. Бокситы с более высоким содержанием Al₂O₃ (52%) и модулем (10-12) идут для производства электрокорунда.

К числу крупных  месторождений бокситов служащих сырьем для производства алюминия в нашей  стране относится Тихвинское (Ленинградская  область), Северо-уральское (Свердловская область), Южноуральское (Челябинская область), Тургайское и Краснооктябрьское (Кустанайская область).

Нефелины служащие сырьем для производства алюминия входят в состав нефелиновых сиенитов и уртитов. Большое месторождение уртитов находится на Кольском полуострове. Основные компоненты уртита — нефелин и апатит 3Са₃(РO₄)₂ • CaF₂. Их подвергают флотационному обогащению с выделением нефелинового и апатитового концентратов. Апатитовый концентрат идет для приготовления фосфорных удобрений, а нефелиновый - для получения глинозема. Нефелиновый концентрат содержит, %: 20-30 Al₂O₃, 42-44 SiO₂, 13-14 Na₂O, 6-7 K₂O, 3-4 Fe₂O₃ и 2-3 CaO.

Алуниты представляют собой основной сульфат алюминия и калия (или натрия) K₂SO₄ • Al₂(SO₄)₃ • 4Аl(ОН)₃. Содержание Al₂O₃ в них невысокое (20-22%), но в, них находятся другие ценные составляющие: серный ангидрид SO₃ (~20%) и щелочь Na₂O • К₂O (4-5 %). Таким образом, они, так же как и нефелины, представляют собой комплексное сырье.

Другие сырые  материалы служащие сырьем для производства алюминия. При производстве глинозема  применяют щелочь NaOH, иногда известняк СаСО₃, при электролизе глинозема криолит Na₃AlF₆ (3NaF • AlF₃) и немного фтористого алюминия AlF₃, а также CaF₂ и MgF₂.

 

 

 

Глинозем

Глинозем – природная форма  распространения оксида алюминия Al2O3, по количественному составу в  земной коре он уступает лишь кремнезему.

В чистом виде, глинозем встречается  в виде корунда – минерала, обладающего  массой полезных свойств.

Глинозем входит в состав множества  горных пород и минералов, наиболее ярко выражен в бокситах – глинистой  породе, содержащей в себе гидраты  глинозема, оксиды титана и железа.

В промышленности широкое применение приобрели технические виды глинозема, получение которых осуществляется из различных видов сырья и  технологий.

Свойства глинозема

Глинозем обладает следующими химическими  свойствами:

• солеобразующий оксид,
• практически не растворим в кислотах,
• растворяется только в расплавах и горячих растворах щелочей,
• температура плавления 2044 градуса.

Также известны электропроводные свойства глинозема:

• является полупроводником n-типа
• диэлектрическая проницаемость от 9,5 до 10,
• электрическая прочность – 10 киловольт на миллиметр.

Получение глинозема

Сырьем для получения глинозема  служат следующие минералы и руды: алуниты, каолины, нефелины и бокситы.

Получение глинозема из руд осуществляется тремя основными способами: электролитическим, кислотным и щелочным.

Наиболее распространённым способом получения глинозема является щелочной метод Байера, в ходе которого оксид  алюминия добывается из бокситов высокого сорта.

Полученный глинозем представляет собой бесцветный кристаллический  порошок с высокой способностью поглощать влагу.

Производство глинозема

Производством глинозема на сегодняшний  день занято множество промышленных предприятий по всему миру.

Самый распространенный способ производства глинозема – метод Байера, австрийского инженера, жившего и работавшего  в царской России.

В России помимо получения глинозема  из бокситов способом Байера, также  применяется технология спекания.

Суть производства глинозема щелочным способом по методу Байера заключается  в быстром разложении алюминиевых  растворов при введении в них  гидроокиси алюминия.

После чего, оставшийся раствор подвергается выпариванию при интенсивном  перемешивании и может снова  растворять оксид алюминия, содержащийся в бокситах.

Производство глинозема по данному  методу состоит из следующих операций:

1. Подготовка бокситовой руды в специальных мельницах: дробление, измельчение, добавление едкой щелочи и извести
2. Обработка бокситов щелочью
3. Отделение от красного шлама алюминатного раствора путем промывки
4. Разложение водного раствора алюмината
5. Выделение гидроокиси алюминия
6. Кальцинация (обезвоживание) гидроокиси кремния

Применение этого способа производства глинозема позволяет получить прочное  химическое соединение окиси алюминия, плавление которого осуществляется лишь при достижении температуры  в 2050 градусов.

Технология производства глинозема  путем спекания заключается в  следующем: руду спекают в печах  до получения твердого алюмината, который  затем выщелачивают раствором соды или водой.

Полученный раствор алюмината  натрия разлагают углекислотой, в  результате чего получают гидроокись алюминия.

Применение глинозема

Глинозем широко используется в  качестве сырья в производстве ряда полезных промышленных материалов.

Глинозем алюминия используют для  последующего производства абразивных, огнеупорных и износостойких  материалов, а также в качестве электроизолирующего материала.

Использование методов электролиза  позволяет получить из глинозема  алюминий – из двух тонн руды две  тонны металла.

Цена глинозема разнится в зависимости  от его марки, назначения, а также  использованных технологий и сырья.

Производство криолита

Криолит в естественном виде в природе встречается очень  редко и его производят искусственно из концентрата плавикового шпата (CaF₂). Процесс осуществляют в две стадии, первая — это получение плавиковой кислоты HF. Тонкоизмельченный CaF₂ смешивают с серной кислотой в трубчатых вращающихся печах при 200 °С. В печи протекает реакция: CaF₂+H₂SO₄=2HF+CaSO₄.

Поскольку в плавиковом шпате содержится в качестве примеси SiO₂, образуется также немного летучей кремнефтористой кислоты H₂SiF₆. Газообразные HF и H₂SiF₆ после их очистки от примесей поглощаются в вертикальных башнях водой, в результате получают раствор плавиковой кислоты с кремнефтористой. Его очищают от H₂SiF₆, добавляя немного соды:

• H₂SiF₆+Na₂CO₃=Na₂SiF₆+H₂O+CO₂.

Кремнефтористый натрий выпадает в осадок и получается очищенная плавиковая кислота. Вторая стадия — получение криолита. В  раствор плавиковой кислоты добавляют  Al(ОН)₃ и соду и проводят так называемый процесс варки криолита, в течение которого протекают следующие реакции:

• 6HF + Al(ОН)₃ = H₃AlF₆ + 3Н₂O
• 2H₃AlF₆ + 3Na₂CO₃ = 2Na₃AlF₆ + 3CO₂ + 3H₂O.

Криолит выпадает в осадок, его отфильтровывают  и просушивают при температуре 130—150 °С.

Фтористый алюминий получают схожим способом, добавляя к  плавиковой кислоте до полной ее нейтрализации  гидроксид алюминия: 3HF + Al(OH)₃ = AlF₃ + 3Н₂O.

 

8.  Тип и вид  организации производства (серийное,массове,единичное).

 

K о – число деталеопераций, обрабатываемых на рабочих местах в цехе (на участке);

K о = 1

S – число рабочих мест в цехе (на участке), может быть определено по формуле :                 

S = N t / F_д

 r – такт выпуска(запуска)  изделий (деталей); r = F_д / N

N - объем выпуска; N= 1 000 000 тонн в год

t - затраты времени на выполнение единицы производственной работы; t = 0,00876 ч

F_д - действительный фонд рабочего времени в плановый период

F_д  = 365 дней = 8760 ч

           1 000 000* 0,00876 < 8760

 

Подсчитаю вспомогательные  показатели:

S=1 000 000 *0,00876/ 8760= 1

r=8760/1 000 000 =0,00876

 

Показатель  закрепления операции:

K з.о. = K о / S

K з.о.=1/ 1 =  1

 

Показатель  массовости:

g m = t / r

g _M=0,00876/0,00876= 1

 

 На основе полученных  показателей делаю вывод:  рассматриваемое производство относится однозначно к массовому ( т.к. показатель массовости g m=1.  Показатель закрепления операции K з.о. =  1, следовательно, наше производство является массовым.

 

  9.Расчет длительности производственного цикла и основных параметров производства

 

Тц=Тр+Тпер , где

 

Тр=Ттех+Твсп  и Тпер=Тпр+tреж

 

Ттех=( tшт+tпз)+tе=tк+tе

tк=tшт+tпз=tшт*Кпз     

Кпз=(ß* tшт)/100

Твсп =tтр+tконтр

Тпр = tож+tрез

 

Тр- время производства ( рабочее время)

Тпер- время перерывов

Ттех- время технологического цикла

Твсп- время вспомогательного цикла( нетехнических операций)

tшт- штучное время выполнения  

tпз- подготовительно-заключительное время

tе- время естественных процессов

t k – калькуляционное время выполнения

Кпз- коэффициент, учитывающий затраты на подготовительно-заключительного времени

ß-доля подготовительно-заключительного  времени, %

Тпр - время пролеживания

tреж- перерывы, связанные с режимом работы

tтр – время транспортных операций

tконтр – время контрольных операций

tож – время пролеживания в ожидании освобождения раб. места

tрез -  время комплектации и пролеживания   на складах

 

Рассматриваемое производство (производство алюминия) состоит из 2 технологических стадий, рассчитаем каждую стадию:

 

1) Электролиз окиси алюминия

tшт=4 ч

ß=40% 

tе=2 ч

tтр = 0,2 ч

tконтр = 0,1 ч

tож = 0,2 ч

tрез= 0,6 ч

tреж = 0 ч

 

Вычисляем:

 

Кпз=(40* 4)/100= 1,6

tк= 7*1,6=11,2     

Ттех =11,2+2=13,2

Твсп = 0,2+0,1=0,3

Тр = 11,2+0,3=11,5

Тпр = 0,2+0,6=0,8

Тпер= 0,8+0=0,8

Тц = 13,2+0,8=14

 

 

 

2) Рафинирование алюминия

 

tшт=1,2 ч

ß=65% 

tе=0,4 ч

tтр = 0,02 ч

tконтр = 0,2 ч

tож = 0,1 ч

tрез= 0,2 ч

tреж = 0 ч

 

Вычисляем:

 

Кпз=(65* 1,2)/100= 0,78

tк= 1,2*0,42=0,936     

Ттех =0,936+0,4=1,336

Твсп = 0,02+0,2=0,202

Тр = 1,336+0,202=1,538

Тпр = 0,1+0,2=0,3

Тпер= 0,3+0=0,3

Тц = 1,538+0,3=1,838

Тц.общ = 14 + 1,838 = 15,838

 

Принципы организации  производственного процесса.

 

1. Пропорциональность

= V_n/V_n+1

= 2,6/ 1 = 2,6

 

2.  Параллельност

= /T_ц

= /14 = 0,13

 

3.  Непрерывность

 

= T_тех/T_ц

= 13,2/14 = 0,94

= 1,538/1,838 = 0,84

 

 

4.  Прямоточность

 

= T_р/T_ц

= 0,2/14 = 0,01

= 0,02/1,838 = 0,01

 

5. Равномерность 

 

= V_год/4

= V_кв/3

= 1000 000/4 = 250 000

= 250 000/3 = 83 333

 

 

 

10. Анализ точки  окупаемости. Аналитические расчеты

Факторы:

Цена изделия – 75 000  руб/тонн ;    

Постоянные  затраты (налог на имущество предприятия, амортизационные начисления, зарплата управленческого персонала и т.д.)

Уровень постоянных затрат – З f = 9 547 861 098 руб.

Переменные  затраты (затраты на сырье и основные материалы, на топливо и энергию, зарплату рабочих, осуществляющих производство продукции)

Уровень переменных затрат – З v = 16 456 124 562 руб.

Объем (количество) реализации изделия – N p =   930 000  тонн/ год

 

Определение величин:

1. Сумма покрытия затрат = П з = ( Ц i * N p ) – З v = V p – З v ;                                   П з = (75 000*930 000)- 16 456 124 562 = 53293875438
2. Доля покрытия затрат, % = D пз = П з  / V p *  100 % , где V p - выручка от реализации продукта;                                                                                                           D пз = 53293875438/69750000000*100%= 76,4%
3. Выручка от реализации продукции в точке самоокупаемости (критическая точка) =V вер = (З f / D пз ) * 100 % ;                                                                                          V вер = 9 547 861 098/76,4*100% = 12497200390
4. Объем производства в точке самоокупаемости = N вер = З f / (Ц i – З v / шт.);       N вер = 9 547 861 098/ (75 000 - 16 456 124 562/930 000)= 166614,1
5. Запас финансовой  прочности = Выручка от реализации – Критическая выручка

Запас финансовой  прочности = 69750000000 – 12497200390= 57252799610

6. Коэффициент финансовой прочности = (Запас финансовой прочности/выручка от реализации)* 100%