年产16万吨铝锭的铝电解车间毕业设计说明书(编辑修改稿)

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槽结构。 年产 16 万吨铝锭的铝电解车间毕业设计说明书 第 1 页 限于本人水 平有限，在设计过程中难免有错误，敬请各位老师和同学及时的给予批评指正。 第一章 市场分析 铝的性质 铝是银白色的轻金属，较软，密度 ，熔点 ℃ ，沸点 2467℃ ，铝和铝的合金具有许多优良的物理性质，得到了非常广泛的应用。 铝对光的反射性能良好，反射紫外线比银还强，铝越纯，它的反射能力越好，常用真空镀铝膜的方法来制得高质量的反射镜。 真空镀铝膜和多晶硅薄膜结合，就成为便宜轻巧的太阳能电池材料。 铝粉能保持银白色的光泽，常用来制作涂料，俗称银粉。 纯铝的导电性很好 ，仅次于银、铜，在电力工业上它可以代替部分铜作导线和电缆。 铝是热的良导体，在工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和民用炊具等。 铝有良好的延展性，能够抽成细丝，轧制成各种铝制品，还可制成薄于 的铝箔，广泛地用于包装香烟、糖果等。 铝合金具有某些比纯铝更优良的性能，从而大大拓宽了铝的应用范围。 例如，纯铝较软，当铝中加入一定量的铜、镁、锰等金属，强度可以大大提高，几乎相当于钢材，且密度较小，不易锈蚀，广泛用于飞机、汽车、火车、船舶、人造卫星、火箭的制造。 当温度降到 196℃ 时，有 的钢脆如玻璃，而有些铝合金的强度和韧性反而有所提高，所以是便宜而轻巧的低温材料，可用来贮存火箭燃料液氧 和液 氢。 铝的发现简史 铝是我们非常熟悉的金属，早在公元前 5 世纪就有了应用明矾作收敛剂、媒染剂的记载。 1825 年，丹麦化学家和矿物学家厄斯泰德（ Oersted .， 17771851，丹麦）用钾汞齐还原无水卤化铝，第一个制备出不纯的金属铝。 年产 16 万吨铝锭的铝电解车间毕业设计说明书 第 1 页 1827 年，德国化学家维勒（ Wohler Friedrich， 18001882，德国）用金属钾还原无水氯化铝，制备出较纯的铝，并用它的许多性质。 由于维勒制取铝的方法不可能应用于大量生产，在这以后的一段很长时间里，铝是珠宝店里的商品、帝王贵族的珍宝。 直到 1886 年两位青年化学家分别独立地用电解法制铝获得成功，使铝成为普通商品。 这两位年轻的化学家一位是 21 岁的美国大学生豪尔，另一位是大洋彼岸的 21 岁法国大学生埃罗。 他们的工作奠定了今天电解铝的方法。 铝的命名源自拉丁文 Alumen，这一名词中世纪在欧洲是对具有收敛性矾的总称，它的英文名称是 Aluminium，元素符号为 Al，我国从它的第二音节译为铝。 我国铝工业发展近况 铝业背景 中国铝工业经过 50 年的发展，到 20xx 年已建立了庞大的产业群，涵盖了铝矿、氧化铝、电解铝、铝加工等门类齐全的铝工业体系。 铝及铝加工产业进入了一个高速发展时期，铝材的应用越来越广泛。 20xx 年，我国电解铝产量约 1240 万吨，其中型材 660 万吨，压铸材 40 万吨，板带箔约 540 万吨。 作为朝阳产业，铝工业以展现出十分诱人的发展前景。 制约瓶颈 尽管我国已稳居全球铝业大国的宝座，但受以下因素制约，中国远非铝业强国。 我国是铝矿资源相对缺乏的国家。 尽管现存的铝矾土矿保有量约 7 亿吨，但含量大 多是铝硅比为 47 的铝石矿，与国外铝硅比 10 以上的铝土矿相比，选矿成本高出 2 倍以上。 低品位的 矿产 资源，将会逐步制约铝工业的发展； 电解铝能耗太高，与先进的工艺相比，能耗高出约 30%； 年产 16 万吨铝锭的铝电解车间毕业设计说明书 第 1 页 建筑型材所占百分比太高，型材产能过剩，过度竞争，利润太低，严重制约了技改、创新及环保投入； 合金研发投入不足，严重制约了铝 金属 在工业领域的推广应有； 大型铝加工设备严重依赖进口，加大 管理 及产品成本。 发展前景 虽然我国铝工业的发展遇到上述种种困难，但经许多同仁和专家的不断探索，许多领域取得不错的进展，展现出十分诱人的发展前景。 国家已把低品矿脱硅技术列为 973 重点专项，由中南大学张 天明教授带领课题组研发，一旦工业化，将使我国的铝矿资源多使用 50 年。 已有不少关于电解铝惰性电极的研究，一旦突破，电解铝成本将大幅下降； 20xx 年，我国铝压铸业厂家约 20xx 家，年产量达 40 万吨，产值约 200 亿元； 以河南为中心的板带箔得到较大发展，开始打破 了以 铝材为重点的格局； 佛山市南海区铝型材行业协会于 20xx 年底组建技术专家委员会，为南海铝型材的发展提供技术支持。 中国铝型材行业的概况 中国铝型材工业经过 50 多年的发展，成为了世界上铝型材生产大国。 截 至 20xx年，中国在产的铝挤压厂 600 多家，挤压生产线约 3500 条企业数量、生产能力、产量均居世界第一，已成为世界铝挤压材生产大国；经过近几年产品结构的调整和市场调节，铝加工厂数减少，分布在逐步分散；产品出口增加，成为世界上最主要的铝型材生产和净出口国家。 产量： 年产 16 万吨铝锭的铝电解车间毕业设计说明书 第 1 页 20xx 年中国铝加工材快报产量 万吨，与 20xx 年快报数 万吨相比增加 %。 估计型材为 660 万吨，比 20xx 年增长 ％。 表 1－ 1 中国近年来铝加工材产量 单位：万吨 表中所有数据均来自中国有色 金属 工业协会信息统计部，除了 万吨为快报数外，其他数据为实际产量。 从铝加工行业来看，珠江三角洲、长三角、环渤海等三地区，以河南为代表的中部地区发展较快。 新世纪以来，全国铝加工材产量前 10 位省区总产量占全国总产量的所占比率在逐渐上升， 20xx 年为 %， 20xx 年为 %， 20xx 年达到 %，20xx 年 %。 广东和河南两省产量排位继续保持前两名，所占比例仍在上升。 产量增幅较快的省份是山东和湖南，山东排位由 20xx 年的第六上升到第三，产量接近100 万吨，达到 万吨，比 20xx 年增加 %。 湖南省以 万吨的好成绩后来居上，把产量增幅相对不大的河北省挤出前十名。 广东省的建筑铝型材业在国内具有突出的地位，具有绝对的优 势。 广东省是中国铝型材加工、制造的大省，同时又是铝的消费大省。 目前，广东省的铝加工量超过300 万吨 /年，综合产值超过 1000 亿元，已形成具有明显规模优势和品牌优势的产业。 据中国有色 金属 工业协会统计， 20xx 年全国获得生产许可证铝型材厂有 560 多家，广东省有 210 余家；全国铝挤压材产量前 10 名的企业中广东省占了 6 家，广东省铝型材生产量占全国 55％左右，市场占有率超过 全国的 45％。 全国拥有中国名牌的铝加工企业共有 17 家，广东省有 10 家单位，其中 9 家为铝型材厂， 1 家为板带箔生产企业。 出口 年产 16 万吨铝锭的铝电解车间毕业设计说明书 第 1 页 20xx 年，中国铝材净出口量增加了 %（见表 2）。 其中，平轧产品的贡献明显。 型材出口 万吨，比 20xx 年仅增加了 %,增幅同比下降 %。 主要受欧美 房地产 业不景气和国家 7 月 1 日取消出口退税的影响。 表 1－ 2 中国铝材进出口情况 （ 1）中国铝加工企业积极上市融资 ， 铝加工企业利用国内外资本市场，积极开展多种方式进行融资，为企业的发展壮大获得必要的资金支持。 已经上市的铝加工企业有中铝西北铝，山东南山、浙江栋梁、常熟铝箔、新疆众和等。 正在准备上市的企业有河南明泰、广东兴发、闽发、山东鲁丰铝箔、厦顺、苏州罗普斯金等。 （ 2）高速列车车体型材成功应用在我 国自主知识产权的 300km/h 列车上，标志着中国已经跨入世界上能够生产 300km/h 高速列车型材国家的行列。 （ 4）工业型材、高档节能型建筑型材产品比例增加。 （ 5）各种新技术在铝加工生产中得到了应用。 二、铝型材行业发展存在的主要问题和机遇 主要问题： 年产 16 万吨铝锭的铝电解车间毕业设计说明书 第 1 页 虽然我国已成为铝型材生产和消费大国，但与世界铝型材生产强国间的差距还很大。 我国铝型材消费还主要集中在建筑业，占总消费量的 75%左右，而世界发达国家如日本和北美，其建筑型材消费量分别占总消费量的 %和 %。 这种差距一方面反映了 我国建筑业的篷勃发展，另一方面也反映出我国在工业铝型材的生产、开发和应用方面的不足，同时也预示着我国工业用铝型材存在着巨大的市场和发展空间。 当前铝加工业发展的突出问题表现在： （ 1）我国是铝工业大国，但不是铝工业强国。 我国铝工业的特点是总量大，但整体发展水平偏低，资源和环境代价较高。 铝加工企业数量较多，技术力量相对薄弱，自主创新能力较差。 经过近几年激烈的市场竞争和淘汰，铝加工企业规模迅速扩大，出现了一定程度的的集中，例如 20xx 年，全国铝挤压型材厂产量位居前 10 家的产量占全国的 15％左右。 目前，在技术、 设备水平，竞争白热化的市场环境和国家发展战略及政策措施等方面正在形成前所未有的压力下，迫使企业从产量增长型向质量效益型，进而向技术创新型转变，我国迎来了加快迈向世界铝加工强国的发展机遇。 （ 2）资源消耗严重，环保压力大，节能减排任务繁重。 20xx 年 15 月我国电解铝平均综合耗电为 14456 千瓦时 /吨，同时，氧化铝在生产过程中能耗也是很高的，每吨耗能 吨标准煤。 铝加工企业不规范的生产方式，造成一定程度的环境污染。 中国铝加工业能耗指标与国外先进水平还存在较大差距，对业界既是挑战，又是发展的机遇。 （ 3）国家政策调整带来严重挑战，企业达标任重道远。 我国目前已开始限制高污染、高能耗、资源型产品的出口。 20xx 年 7 月 1 日起，取消了铝加工产品的出口退税，在 20xx 年 8 月 1 日起，取消了原铝的进口关税。 铝作为高能耗材料，同时也是高储能材料和绿色材料，是推动社会前进的一种不可替代的材料。 中国经济将继续保持较高的增长性，由此一方面对铝工业的发展提供巨大的需求空间，另一方面也增加了铝工业发展的重要性和紧迫性，社会发展需要大力发展铝工业。 根据国家产业政策，我国铝工业发展以满足内需为主，不鼓励并限制利用一般 贸易 、加工 贸易 等方式出口电解铝等高能耗初级产品。 在政策上将继续鼓励技术含量和附加值高的铝产品的出口。 目前国家通过取消原铝进口关税， 20xx 年 12 月海关总署将铝型材加工列入出年产 16 万吨铝锭的铝电解车间毕业设计说明书 第 1 页 口禁止名单，上述措施主要是为了抑制铝资源的大量出口。 在国内需求十分旺盛的情况下 ，采取 “堵 ”和 “疏 ”两种手段的并用，一方面控制电解铝增量，控制出口；另一方面积极扩大内需，大力发展高附加值的铝材产品，增加国内存铝量，引导我国铝工业实现又好又快的发展。 国家发改委 20xx 年第 64 号公告发布了《铝行业准入条件》，进一步提高了准入门槛，而且要求现有企业的 能源 消耗、 金属 消耗和成品率等指标在20xx 年底之前达到门槛水平。 在未来短短 3 年之内，使我国铝加工业达标，难度是相当大的，充满了挑战。 （ 4）企业产业链短，竞争力不强，受上下游控制，抗风险能力弱，产品同质化严重，生产企业利润下滑，风险加大。 近年来，人民币汇率持续走高，原铝的价格波动较大，铝加工企业受到很大的影响。 （ 5）技术水平低，研发实力弱。 体现在绝大多数企业都是在从事低档的建筑型材生产，产品研发不够，相互抄袭，相互竞争，造成整体水平低下。 （ 6）专业人才缺乏。 铝加工专业 管理 、技术人才薄弱，不利于铝加工行业的长足发发展。 （ 7）社会的发展对铝型材行业提出了更高的要求。 为适应我国铝行业的发展，随着铝表面技术处理技术的发展和市场对铝合金表面处理更高的要求，有新的铝及铝合金相关的国家标准发布实施。 新的国家标准基本上与工业发达国家接轨，对企业生产，保证产品质量提出了更高和新的要求，也将进一步规范铝行业的生产，促进产业的健康发展。 此外，欧盟、北美等地对 六价铬、镍、铅、镉、汞等重 金属 的使用也做出了严格的限制，对此，国内铝加工企业必须积极应对，采取相应措施。 发展机遇 （ 1）铝业是朝阳产业。 从市场需求来看，中国建筑门窗中，铝窗约占 60 %左右，塑窗（ PVC）约占 30 %左右、钢窗 5 %左右，木窗在城市几乎没有使用。 中国铝型材有 75 %左右是使用在建筑行业上用于制作建筑门窗和幕墙。 2。