Quy trình sản xuất nhôm bằng phương pháp điện phân

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NHÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN 1 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN PHÂN NHÔM (CÔNG TY TNHH LUYỆN KIM TRẦN HỒNG QUÂN) Nhà máy điện phân nhôm Đắk Nông KCN Nhân Cơ, xã Nhân Cơ, huyện Đắk R’lấp, tỉnh Đắk Nông thuộc Công ty TNHH Luyện Kim Trần Hồng Quân Nhà máy có công suất thiết kế 450.000 sản phẩm nhôm/năm Quy trình công nghệ sản xuất 1.1 Phương án công nghệ Hiện nay, quy trình sản xuất nhôm dựa quy trình Hall - Heroult Nguyên lý quy trình thể sau: Al2O3 + C (Năng lượng nhiệt)  Al + CO2 Có 02 phương pháp luyện nhôm sử dụng quy trình Hall - Heroult Đó phương pháp Soderberg phương pháp Prebake Sự khác biệt 02 phương pháp loại cực dương sử dụng Phương pháp Pre-bake: phương pháp sử dụng khối bon nung Khối bon sản xuất từ hỗn hợpt han cốc nhựa than, sáu nung nhà máy sản xuất bon trước lắp vào bể điện phân Phương pháp Soederberg phương pháp mà hỗn hợp bon tươi đổ trực tiếp vào bể điện phân, hỗn hợp nung sức nóng tỏa trình điện phân Phương pháp Pre-bake có điểm vượt trội phương pháp Soederberg lượng khí thải môi trường trình điện phân thấp Chính vậy, tất xưởng luyện nhôm xây dựng từ đầu năm 1970 sử dụng công nghệ theo phương pháp Pre-bake Hiện hầu hết nhà cung cấp công nghệ lựa chọn phát triển công nghệ theo phương pháp Pre-bake Canada, Iran, Braxin… Do vậy, nhà máy điện phân nhôm Đắk Nông chọn phương án 1.2 Quy trình công nghệ sản xuất nhôm Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất nhôm trình bày hình sau: 2 Khối bon Alumina flo hóa Cryolite (Na3AlF6) AlF3 Điện Xưởng gắn cực dươngVật liệu phủ sót lại cực dương; ồn, bụi Bụi: Nguyên liệu đầu vào Khí thải: HF, CO, CO2, SO2, CF4, C2F6 Chất thải rắn: khối cực dương lại, khối cực âm, lớp lót đáy Bể điện phân nhôm Hỗ hợp chất điện phân: Cryolite AlF3 Ồn Xưởng đúc nhôm Nước làm mát Cặn váng xỉ Ồn Nhôm thành phẩm Hình : Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất nhôm Thuyết minh quy trình công nghệ: Quy trình sản xuất nhôm gồm trình: A Quá trình vận chuyển lưu trữ alumina  Kho lưu giữ Với điều kiện yêu cầu nghiêm ngặt vấn đề chất lượng Alumina, vấn đề điều khiển vận hành giám sát trình vận chuyển Alumina giám sát khối lượng tồn kho cần phải lưu trữ lượng Alumina 30 ngày sử dụng cho nhà máy Nhà máy xây dựng bồn chứa có kết cấu thép có trọng tải lưu trữ khoảng 60.000 Alumina, có cấu tạo phức tạp bao gồm cấu sau: 3 - Hệ thống chống tắc, chống vón cục Hệ thống thang lên đỉnh silo Hệ thống báo mức silo Thiết bị làm silo Thiết bị bảo vệ áp suất silo Nắp silo để vào bảo trì bảo dưỡng vệ sinh Silo Thiết bị báo mức Alumina Thân silo Tuy nhiên Alumina trước đưa vào bể điện phân cần qua công đoạn làm giầu Alumina không hệ thống lưu trữ vận chuyển Alumina bao gồm bồn chứa khác gọi bồn chứa trung gian hay gọi bồn chứa thứ cấp bồn chứa sơ cấp Cấu tạo bồn chứa giống cấu tạo bồn chứa chínhnhư trên, nhiên yêu cầu lưu giữ không nhiều, nơi lưu trữ Alumina làm giầu trước đưa vào bể điện phân, nên có trọng tải lưu giữ khoảng 2.000 Alumina Không bồn chứa phải bố trí hệ thống cảm biến báo mức thiết bị van điều khiển khí nén để phục vụ cho trình vận chuyển tự động Alumina trước vận chuyển tới kho trung gian (Silo) thứ cấp cần xử lý hay làm giầu Alumina trước đưa vào trình điện phân cần xử lý làm khô, hấp thụ chất Florua tách từ trình điện phân, hấp thụ lượng Alumina thoát từ bể điện phân trình điện phân Vì Alumina chuyển qua trạm xử lý khí trước đưa vào bể điện phân  Trạm xử lý khí Chức trạm xử lý khí kiểm soát lượng khí thải bụi thoát từ trình điện phân trình thông gió hệ thống thông gió nhà máy Đối với bể điện phân, trạm xử lý khí có chức bao gồm: - Kiểm soát lưu lượng khí thải ổn định từ bể điện phân theo quy định Thu gom tái chế hiệu lượng khí Flo từ trình luyện Đảm bảo cung cấp đủ lượng Alumina flo hóa cho hệ thống nạp nguyên liệu cho - bể điện phân Nâng cao chất lượng môi trường làm việc xưởng luyện 4 Đối với hệ thống thông gió, trạm xử lý khí xử lý luồng khí từ quạt thông gió sau đây: - Quạt thông gió hệ thống nạp nguyên liệu cho bể điện phân Quạt thông gió cho thiết bị xử lý nguyên liệu xử lý alumina Quạt thông gió bể chứa alumina flo hóa alumina tươi Quy trình hoạt động trạm xử lý khí: Khí thải, bụi từ bể điện phân luồng khí quạt thông gió từ hệ thống nạp nguyên liệu bể chứa nguyên liệu theo đường ống dẫn khí đến trạm xử lý khí thải (GTC) Alumina tươi bơm đặn liên tục từ silo chứa Alumina tươi vào lò phản ứng để hấp thụ hỗn hợp khí florua hạt bụi Alumina tươi đưa vào theo hướng ngược chiều với luồng khí thải từ bể điện phân lò phản ứng, với phương thức làm tăng hiệu trình hấp thụ florua Hỗn hợp khí Alumina sau hấp thụ khí florua gọi Alumina flo hóa dẫn vào silo chứa alumina flo hóa Tuy nhiên trình alumina hấp thụ florua lò phản ứng hấp thụ 95% khí florua thoát từ bể điện phân, phần lại khoảng 5% khí florua kèm theo hạt bụi, hỗn hợp khí khác phần alumina Phần lại dẫn tiếp vào khoang chứa có túi lọc Tại túi lọc, alumina flo hóa lọc xử lý để tách lượng khí bụi hỗn hợp chuyển tới ống khói hệ thống quạt để thải bên ngoài, alumina flo hóa làm sẽ đưa tới băng tải khí để chuyển tới silo chứa Alumian flo hóa Nhà máy xây dựng 03 hệ thống xử lý khí thải, chiều cao ống khói thải cao 35m Hấp thụ Phản ứng Phản ứng chung 5 Quy trình hấp làm dầu alumina hệ thống xử lý khí  Hệ thống vận chuyển Để vận chuyển Alumina từ nơi sản xuất alumina vào bể điện phân, hệ thống phù hợp hệ thống băng tải vận tải trực tiếp vào bồn chứa Alumina Các nhà máy giới thông thường để vận chuyển Alumina từ bồn chứa vào bể trung gian, qua trạm xử lý khí tới bể điện phân người ta sử dụng hệ thống băng tải, với kỹ thuật tiên tiến việc vận chuyển không phù hợp với không gian bố trí lắp đặt băng tải, không đảm bảo độ độ ẩm tác động môi trường bên tới nguyên liệu Alumina đầu vào đồng thời làm tăng chi phí lắp đặt làm phức tạp hóa trình điều khiển Vì vậy, nhà máy dùng hệ thống ống dẫn để sử dụng vận chuyển để vận chuyển Alumina, kết hợp với nguồn lượng thủy khí dẫn từ trạm nén khí kết hợp với thiết bị lắp đặt hệ thống nén khí van khí áp lực, cảm biến báo mức kho lưu trữ, cảm biến bể điện phân, mà trình vận chuyển Alumina vận chuyển hoàn toàn cách tự động phần mềm điều khiển  Vị trí lắp đặt hệ thống lưu trữ vận chuyển Alumina Kho lưu trữ alumina đặt gần nhà máy sản xuất alumina để thuận tiện cho công việc vận chuyển alumina vào kho lưu trữ Với chức làm kho lưu trữ trung gian alumina trước sau làm giàu Alumina trạm xử lý khí thải, thế, trạm xử lý khí thải chức quan trọng khác có nhiệm vụ xử lý khí trực tiếp dẫn từ bể điện phân trước đưa môi trường toàn nhà máy xây dựng hai trạm xử lý khí bể trung gian bố trí phân xưởng luyện nhôm B Quá trình gắn cực dương Khối cực dương sau trình điện phân bị ăn mòn đưa xưởng lắp ráp để tạo cực dương cho trình điện phân Đầu tiên, khối cực dương làm sơ qua công đoạn thủ công tiếp làm 6 máy bắn (bắn viên bi nhỏ sắt) để tiếp tục loại bỏ phần nguyên liệu phủ sót lại, bụi bon bụi sắt Sau khối cực dương chuyển sang máy áp lực cao để tách bỏ phần chân gà phần cácbon Các chan gà chuyển tới máy bắn để làm rỉ sét cặn bám xung quanh chân, sau tiếp tục chuyển tới khu vực kiểm tra nắn thẳng chân Sau nắn thẳng, máy kiểm tra để xác định chan nắn thẳng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật hay chưa Những chân chưa đảm bảo tiêu chuẩn mang sửa lại, chân đảm bảo tiêu chuẩn gắn khối bon vào thành khối cực dương hoàn chỉnh C Quá trình điện phân Quá trình phản ứng diễn bể điện phân Bể điện phân cấu tạo gồm lớp đáy đâ bên lớp cách nhiệt, lớp bon cực âm lớp chất phủ nóng chảy (lớp chất phủ chủ yếu làm từ cryolit nhôm florua nơi nhôm oxit hòa tan trình điện phân) Phía bể điện phân khối boncó chức làm cực dương dòng điện Khi dòng điện có cường độ cao chạy từ điện cực dương qua hỗn hợp chất điện phân sau qua điện cực âm bể điện phân, dòng điện sinh nguồn nhiệt lớn khoảng 960 OC, môi trường nhiệt độ cao Alumina nóng chảy oxit nhôm Al2O3 tách thành phân tử nhôm Al phân tử O Các phân tử nhôm hút cực âm lắng đáy bể điện phân, phân tử Oxi bị hút phía cực dương dòng điện kết hợp với phân tử C tạo từ cực dương tạo thành khí CO2 dẫn hệ thống dẫn khí đến hệ thống xử lý khí thải Các bon cực dương bị ăn mòn dần phản ứng thay sau 24h (kết thúc trình điện phân) Nhôm lỏng lắng đọng đáy bể điện phân hút cần trục đổ vào thùng đựng nhôm lỏng chuyên dung, sau chuyển tới xưởng đúc Khí CO2 khí thải khác trình điện phân (Florua, SO2, CF4, C2F6…) thoát theo đường ống dẫn khí để tới trạm xử lý khí Cấu tạo Bể điện phân  Vỏ bể điện phân: 7 Vỏ bể điện phân làm từ loại thép cứng đặc chủng, thiết kế để chịu tải vật liệu đặt bên Lớp vỏ bể điện phân đỡ cột bê tông dầm cách điện  Đáy bể điện phân khối cực âm: Toàn lớp đáy bể điện phân đặt phần vỏ, lớp đầu tien lắp đặt phân xưởng vỏ bể lắp giáp cố định vào dây chuyền nhiên, lần sau nhà máy vào hoạt động bể điện phân chuyển hệ thống cẩu đến phân xưởng bảo trì bảo dưỡng lớp đáy thay lắp đặt Kim loại nóng sử dụng để gắn chặt dẫn điện thép (collector bar) vào rãnh khối bon cực âm tạo khối kết cấu hoàn chỉnh để đảm bảo dòng điện chạy từ khối cực âm vào dẫn điện ổn định Cấu tạo lớp đáy bể điện phân bao gồm: - Các bon silicon hai bên thành bể điện phân có tác dụng bảo vệ vỏ bể - khỏi sức nóng; Lớp gạch chịu lửa cách nhiêỵ phía đáy bể điện phân Khói bon cực âm Lớp keo bon gắn khối bon cực âm với gắn khối bon cực âm với khối bon silicon hai bên thành để cố định lớp đáy bể điện phân  Hệ thống dẫn điện (busbar) Dòng điện chiều từ chỉnh lưu dẫn vào bể điện phân hệ thống dẫn điện tạo thành 01 mạch điện khép kín gọi hệ thống Hệ thống dẫn điện nhà máy bao gồm: vào nối từ trạm chỉnh lưu tới bể điện phân dây chuyền thứ tới trạm chỉnh lưu, bể điện kết nối với hệ thống đấu nối theo nguyên tắc cực dương bể đấu nối với cực âm bể Thanh cực âm 8 chạy xung quanh bể điện phân (thanh đấu nối với khối cực âm dẫn điện) Thanh cực dương (chính giá đỡ cực dương) gắn vào kết cấu bể điện phân, mấu nối riser nối cực âm bể điện phân tới cực dương bể điện phân tiếp theo, ngang nối từ bể điện phân cuối phân xưởng tới bể cuối phân xưởng khác, lối trung tâm Tất loại dẫn điện nhà máy làm từ nhôm đấu nối với thành mạch điện khép kín Mỗi bể điện phân xem thiết bị tiêu thụ điện độc lập mạch khép kín Hệ thống cách điện với mặt đất bệ đỡ khối bê tông Hệ thống nói chia làm 02 loại: busbar âm busbar dương Thanh âm cực âm đặt tàng hầm phân xưởng nối với hàn Các dương bao gồm riser giá đỡ cực dương (anode beam) Trọng lượng hệ thống cho vỏ điện phân khoảng 50  Kết cấu phía bể điện phân Kết cấu phần bể điện phân nằm phía vỏ bể điện phân Kết cấu bao gồm hệ thống khung đỡ cực dương (còn gọi cực dương) có chức sau: - Phân phối dòng điện từ khung đỡ cực dương tới cực dương Điều chỉnh độ cao giá đỡ cực dương cực dương hệ thống nâng - kích cực dương Vận chuyển, dự trữ phân phối alumina muối nhôm florua vào bể điện - phân thiết bị nạp nguyên liệu thiết bị phá lớp nguyên liệu phủ Hút khí thoát từ bể điện phân Phía kết cấu bao gồm hệ thống phễu chứa nguyên liệu đầu vào (alumina flo hóa muối nhôm florua, cryolite) hệ thống hút khí làm tôn mỏng hàn chắn phái kết cấu băng tải khí để vận chuyển alumina vào bể 9 Kết cấu phía bao gồm phận sau: - Giá đỡ khung thép làm tôn định hình, thép mỏng dầm thép hàn với Giá đỡ có tác dụng làm bệ đỡ cho toàn thiết bị kết cấu phía Trọng lượng giá đỡ hoảng - 16 Khung đỡ cực dương riser (tất làm nhôm) gắn vào giá đỡ  Hệ thống nâng hạ cực dương - Hệ thống gắn anode: bao gồm móc để gắn chặt nhôm khối cực - dương vào khung đỡ cực dương Nguồn cung cấp lượng điện khí nén: cung cấp lượng tới - điểm kết nối đặt dọc kết cấu Lớp cách nhiệt: Ống cách nhiệt dẻo sử dụng để nối kết cấu với ống dẫn khí trạm xử lý khí nối băng tải khí tới hệ thống nạp alumina vào bể điện phân Kết cấu đặt cột đỡ cách nhiệt  Hệ thống cực dương Vì nhiệt độ bể điện phân cao, việc chọn vật liệu cực điện vấn đề quan trọng vừa phải đảm bảo chức dẫn điện bị tan chảy không làm ảnh hưởng đến chất lượng nhôm lỏng sau trình điện phân Khối cực dương làm từ vật liệu than cácbon đảm bảo yêu cầu vừa có tính dẫn điện, trình nung nóng chảy phân tử bon kết hợp phân tử oxy tạo khí CO2 nên không ảnh hưởng tới chất lượng nhôm lỏng thành phẩm Mỗi bể điện phân lắp ráp cực dương cực dương đính với khung đỡ phía bể điện phân Bộ cực dương bao gồm khối bon cực dương gắn chặt vào phận chân gà théo chân gà kết nối với nhôm lớp nhựa đặc biệt Lớp nhựa có chức gắn kết nhôm chân gắn mà đảm bảo tính dẫn điện 10 10 Khối bon cực dương đóng vào chân gà kim loại nóng chảy Việc lắp ráp cực dương tiến hành xưởng lắp ráp cực dương bon Các cực dương thay cầu dịch vụ  Sàn di động lưới Để đảm bảo cho việc tản nhiệt cho tầng hầm hệ thống dẫn điện tầng hầm thuận tiện cho trình bảo trì bảo dưỡng bể điện phân hệ thống dẫn điện busbar Hệ thống sàn thao tác di động lắp ráp bề mặt hệ thống xung quanh bể điện phân với cao độ sàn thao tác phân xưởng bể điện phân sàn di động lưới sàng có tác dụng thông Khí tầng hầm ( nơi để vỏ bể hệ thống busbar cực âm) thoát qua lưới lên hệ thống thông gió bên nhà Trong trình thay bể điện phân, sàn di động tháo để trục cẩu tiến hành nhấc bể điện phân  Hệ thống nắp bể điện phân Để ngăn khí thoát đảm bảo dự án toàn cho người vận hành trình điện phân, bể điện phân trang bị hệ thống nắp đậy xung quanh bể Hệ thống bao gồm trần, hai chắn hai đầu bể, nắp đậy dọc hai bên bể Trần hai chắn gắn cố định vào kết cấu bên bể(superstructure), nắp đậy điều khiển tay cẩu dịch vụ, tháo dời trình thay cực dương anode, dỡ lớp phá lớp phủ trình bảo dưỡng vận hành Việc hút nhôm lỏng thực thông qua cửa hút chắn  Thiết bị đập lớp phủ nạp alumina Mỗi bể điện phân gồm có phễu đưa alumina flo hóa Những phễu gắn cố định phần kết cấu tổng sức chứa alumina phễu đủ cho khoảng ngày hoạt động Alunima sau flo hóa từ trạm xử lý khí đưa tới bồn chứa alumina flo hóa, sau alumina dẫn 11 11 hệ thống đường ống nén khí đến phễu đáy phễu thiết bị đập lớp phủ ống nạp có van điều khiển tự động từ tín hiệu cảm biến đặt bể điện phân Thiết bị đập tạo lỗ hở lớp phủ ống nạp đẩy alumina vào bể Việc nạp alumina vào phễu tiến hành liên tục 24/24h điều khiển hệ thống điều khiển bể điện phân  Hệ thống nạo muối nhôm florua Alumina nguyên liệu đầu vào trực tiếp tạo nhôm, nhiên trình điện phân phải cần số nguyên vật liệu khác muối nhôm florua Đây loại nguyên vật liệu phủ lên bề mặt chất điện phân nhằm đảm bảo giữ nguồn nhiệt bể không bị tỏa môi trường đảm bảo cho nồng độ axit chất điện phân nằm giới hạn cho phép Vì phía bể có phễu đặc biệt để chứa muối nhôm florua Qua trình nạp muối từ phễu vào bể điện phân thực tương tự trình nạp alumina flo hóa, diễn không thường xuyên … Nhôm florua nạp vào chất phủ hóa lỏng cẩu dịch vụ trình điều khiển hệ thống điều khiển bể điện phân  Hệ thống điều khiển bể điện phân Điều khiển tự động hóa xu hướng chung nhà máy giới Việc lắp đặt hệ thống điều khiển tự động hóa không giảm tối đa nhân lực vận hành người vận hành giám sát hoạt động dây chuyền nhà máy, tối ưu hóa trình điều khiển, mà tự động đáp ứng thay đổi dây chuyền đảm bảo độ xác tính kịp thời nhà máy Trong nhà máy điện phân nhôm lắp đặt hệ thống điều khiển tự động cho toàn nhà máy, phòng điều khiển cục phân xưởng đặt bên cạnh nằm phân xưởng 12 12 Đối với phân xưởng luyện, phòng điều khiển trung tâm đặt phân xưởng, nhằm thuận tiện cho trình điều khiển hệ thống điều khiển thiết kế lắp đặt cho bể điện phân toàn phân xưởng Các cảm biến dòng điện điện áp lắp đặt bể, cảm biến báo nhiệt độ lắp đặt bên bể điện phân để theo dõi dòng điện điện áp trình sản xuất để đảm bảo bể điện phân hoạt động ổn định chất lượng nhôm lỏng đáp ứng yêu cầu Không bể điện phân bố trí lắp đặt cảm biến báo lượng alumina lượng nhôm lỏng có bể giúp người vận hành quan sát vận hành để đảm bảo chất lượng sản phẩm Trong hệ thống dẫn điện phân xưởng luyện bố trí thiết bị cảm biến đo dòng điện, điện áp, đo điện trường cái, thông tin gửi từ cảm biến kiểm soát xử lý tức thời D Quá trình đúc Nhôm lỏng từ bể điện phân hút vào thùng chứa chuyên dụng, thùng chứa chuyên dụng sau xe chuyên dụng chở tới xưởng đúc nhôm Xe chuyên dụng trang bị nắp đậy để ngăn nhôm lỏng bắn đồng thời tránh cho nhôm tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài, làm giảm tối đa việc thất thoát nhiệt trình vận chuyển nhôm không ảnh hưởng tới độ tinh khiết chất lượng nhôm lỏng Trước đổ nhôm lỏng vào bể lưu chứa xưởng đúc, đưa tới trạm xử lý để hút lớp váng bề mặt kiểm tra trọng lượng thực tế Hệ thống cần cẩu nhấc thùng nhôm lỏng đổ vào siphon nối 02 bể lưu trữ (được gia nhiệt điện) Sau nhôm lỏng rót vào khuôn đúc, khuôn đúc sau rót nhôm lỏng chuyển đến hệ thống làm mát, để nhôm chuyển từ thể lỏng thành thể rắn Nhôm sau làm mát chuyển thành thể rắn tách khỏi khuôn đưa tới dây chuyền đóng gói trước đưa vào kho lưu trữ hệ thống xe nâng 13 13 Các hạng mục xưởng đúc:  Hệ thống xử lý váng Tại trạm kiểm tra trọng lượng hút váng nhôm lỏng có cần cẩu để hớt váng nhôm lỏng đổ vào bể xỉ cặn cân để kiểm tra trọng lượng thực tế nhôm lỏng sau hút váng Xe tải vận chuyển nhôm lỏng chạy vào bên trạm để thả thùng chứa nhôm lỏng giá đỡ xuống Sau nhôm xử lý hút váng đo trọng lượng, xe tải chuyển thùng chứa nhôm lỏng xử lý tới xưởng đúc  Hệ bể lưu trữ Nhôm lỏng sau vận chuyển đến xưởng đúc lưu trữ bể, nhiên việc lưu trữ phải đảm bảo trì nhiệt độ cho nhôm lỏng bể lưu trữ thiết kế hệ thống cách nhiệt đặc biệt thiết kế hệ thống đốt nóng lượng điện để trì nhiệt độ nhôm lỏng Không thiết kế theo kiểu lò nghiêng để nhằm thuận tiện cho việc đốt nóng trình rót nhôm lỏng vào khuôn đúc Vì gọi hệ thống bể kiểu nghiêng Thông thường, xưởng đúc có 06 bể với công suất 60 cho bể thiết kế theo kiểu nghiêng Và hai bể kết nối với dây chuyền đúc nhôm  Dây chuyền đúc Thông thường có 02 loại dây chuyền đúc: - Dây chuyền đúc nhôm thỏi làm mát nước có công suất 25 tấn/h Dây chuyền đúc nhôm làm mát không khí tự nhiên có công suất 25 t/h Nhôm lỏng sau lưu trữ bể rót vào khuôn đúc để chuyển tạo thành nhôm có hình dạng định hình sẵn có, khuôn đúc sau rót nhôm lỏng tự động vận chuyển tới hệ thống làm mát để chuyển nhôm từ thể lỏng sang thể rắn 14 14  Hệ thống làm mát Khuôn đúc nhôm lỏng sau đổ nhôm lỏng vào tự động chuyển vào hệ thống làm mát hệ thống băng tải lăn Quá trình làm mát tách làm 02 giai đoạn, nhôm lỏng gits vào khuôn đúc chuyển tới hệ thống làm nước, giai đoạn này, nhôm lỏng chuyển từ thể lỏng sang thể rắn, sau thỏi nhôm tách khỏi khuôn chuyển đến hệ thống làm mát thứ Nhiệt độ nhôm chuyển sang nước làm nước nóng lên Nước sau làm mát bơm qua hệ thống xử lý nước giả nhiệt nước trước tuần hoàn sang chu trình làm việc  Hệ thống xử lý cặn Nhà kho chứa xỉ cặn xây dựng dọc theo xưởng đúc Xỉ cặn bể lưu giữ thải bể chứa đặt xưởng đúc sau chuyển tói khu vực làm mát Tại đây, chất xỉ cặn làm mát không khí sau chuyển tới kho xe nâng Theo định kỳ, xỉ cặn mang để xử lý (để bóc tách lớp nhôm lẫn tạp chất) Danh mục máy móc, thiết bị Bảng 2:Danh mục máy móc thiết bị STT I Tên máy móc, thiết bị Xưởng luyện Hệ thống bể điện phân Hệ thống điều khiển bể điện phân Sàn thông gió Pallet trở cực dương Hệ thống lưu trữ vận chuyển Alumina Cẩu đa Khung vận chuyển cực dương Hệ thống lọc khí xưởng luyện II (GTC) Xưởng đúc Dây chuyền đúc nhôm Đơn vị Số lượng Xuất xứ Bể Hệ thống Tấn Tấn Tấn 336 538 2,160 5,199 G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN Bộ Bộ Bộ 10 G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN Hệ thống G7, TQ, VN 15 15 II IV Dây chuyền đúc nhôm thỏi Dây chuyền đúc nhôm thỏi hợp Hệ thống Hệ thống 1 G7, TQ, VN G7, TQ, VN kim trung gian Máy tái sử dụng xỉ nóng Chụp xả ống khói lò nung Hệ thống làm mát Hệ thống phụ trợ cho xưởng đúc Hệ thống nồi chứa nhôm lỏng Nguồn điện thiết bị điện Hệ thống Hệ thống Hệ thống Hệ thống Hệ thống Hệ thống 1 1 1 G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN phân Máy cắt 220 kV Máy biến áp pha ofaf oltc Thiết bị điều khiển sóng dài Hệ thống Hệ thống Hệ thống 1 G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN bù lượng Máy biến áp chỉnh lưu 220 kV Thanh dẫn điện Cáp từ máy cắt đến máy biến áp Hệ thống Hệ thống Hệ thống 1 G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN điều chỉnh điện áp Hệ thống chỉnh lưu Hệ thống điều khiển Trạm điện trung tâm cho nhà Hệ thống Hệ thống Hệ thống 1 G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN Hệ thống Hệ thống Hệ thống Bộ Bộ 1 1 1 G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN phủ Xử lý nguyên liệu phủ Xử lý cực cácbon thừa Xử lý ống nối cực dương Xử lý kim loại rót gắn chân cực Thiết bị xưởng sửa chữa TB kho lưu cực dương Băng tải lăn vận chuyển khối Bộ Bộ Bộ Bộ Bộ Bộ Bộ 1 1 1 G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN cac bon Điều khiển Toàn bu lông, ốc vít, neo Bộ Bộ 1 G7, TQ, VN G7, TQ, VN máy Cẩu 10 Máy phát điện Mạch vòng chỉnh lưu Xưởng gắn cực dương Cẩu cao Máy làm sơ nguyên liệu 16 16 V VI VII (hóa) Điều hòa nhiệt độ cho phòng Bộ G7, TQ, VN thủy lực Thiết bị biến tần Hệ thống giá đỡ Cơ điện Hệ thống điều khiển tích hợp Bộ Bộ Bộ Bộ 1 1 G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN Bộ G7, TQ, VN Bộ Bộ Bộ Bộ Bộ Bộ 1 1 1 G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN Cái Cái Cái Cái 2 G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN điện phân nhôm lỏng Xe hớt váng xưởng đúc Cái Thùng đựng nhôm lỏng Cái Xe vận chuyển thùng đựng nhôm Cái 18 G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN lỏng Xe nâng Xe nâng Hệ thống phụ trợ 12 G7, TQ, VN G7, TQ, VN G7, TQ, VN xưởng lắp ráp cực dương Thiết bị phụ trợ Xử lý nguyên liệu phủ Nạp nguyên liệu phủ Nghiền nguyên liệu phủ Kho lưu giữ nguyên liệu phủ Hệ thống phụ trợ Thiết bị điện điều khiển Bộ công cụ, dụng cụ Phương tiện vận chuyển Xe vận chuyển cực dương Xe nạp nhôm Florua Xe hút chất điện phân Xe đập lỗ cho trình hút chất Ghi chú: Cái Cái Hệ thống G7: bảy nước công nghiệp hàng đầu giới TQ: Trung Quốc VN: Việt Nam Nguyên, nhiên, vật liệu Để sản xuất nhôm cần khoảng: - 1,92 Alumina 0,5 bon (cực dương) 0,02 nhôm florua 0,002 Cryolite 17 17 - 12.500 kW Ước tính lượng nguyên vật liệu đầu vào dự án sau: Bảng 3: Nguyên nhiên liệu đầu vào STT Nguyên liệu Điện Alumina Cực bon AlF3 Cryolite Đơn vị kW Tấn Tấn Tấn Tấn Khối lượng 5.625 x 106 864.000 225.000 9000 900 Nguồn gốc Điện lưới quốc gia Việt Nam TQ, Nhật TQ TQ (Na3AlF6) Nhu cầu sử dụng nước sản xuất Nhu cầu nước cấp cho sản xuất TT Công đoạn Nước tuần hoàn (m3/h) Lượng nước bay (m3/h) Trạm điện (chỉnh lưu) 865 45 Trạm xử lý khí (làm mát động cơ) 54 Xưởng gắn cực dương (làm mát thiết bị tủ điện) 10 0,5 Xưởng đúc (làm mát sản phẩm) 1000 50 Trạm khí nén (làm mát động cơ) 40 Các công đoạn khác 10 0,5 1.979 104 Tổng Nhu cầu sử dụng điện: 700 MW/năm Nhu cầu lượng Trạm khí nén Ngoài ra, hạng mục phụ trợ quan trọng trạm khí nén, nơi cấp khí nén cho nhà máy luyện nhôm Đây hệ thống khí khô không dầu Chức khí nén nhà máy: - Cung cấp khí nén cho trình nạp alumina vào bể điện phân Cung cấp khí nén cho trình đóng gói thành phẩm xưởng đúc Cung cấp khí nén để làm túi lọc khí sau lọc trạm nén hí xưởng luyện xưởng đúc cực dương 18 18 - Cung cấp khí nén để vận chuyển alumina Cung cấp khí nén để lắp giáp cực dương để vận hành thiết bị xưởng - lắp giáp Cung cấp khí nén để vận hành thiết bị tháo gỡ lớp lót xưởng lắp đặt tháo gỡ lớp lót Quy trình tạo khí nén: Không khí bên hút qua cửa lùa đưa tới máy nén khí hệ thống ống dẫn Trong máy nén, không khí luân chuyển tới máy để sấy khô, sau vào bình chịu áp suất với khối lượng 10 m3 Chức bình áp suất cung cấp lượng khí nén tươi ổn định Khí nén từ bình áp suất chuyển tải đến thiết bị khác nhà máy thông qua hệ thống đường ống Thiết bị trạm khí nén - Tòa nhà trung tâm (bao gồm cửa hút khí, hệ thống thông gió, hệ thống thiết bị điện) Các máy nén máy sấy (bao gồm hệ thống thiết bị điện đường ống) Tháp làm mát (bao gồm trao đổi nhiệt, đường ống hệ thống thiết bị điện) Máy bơm nước làm mát 19 19 [...]... trong phân xưởng, nhằm thuận tiện cho quá trình điều khiển hệ thống điều khiển được thiết kế lắp đặt cho từng bể điện phân cho đến toàn bộ phân xưởng Các cảm biến dòng điện và điện áp được lắp đặt trên mỗi bể, còn các cảm biến báo nhiệt độ được lắp đặt bên trong bể điện phân để theo dõi dòng điện và điện áp trong quá trình sản xuất để đảm bảo các bể điện phân hoạt động ổn định và chất lượng của nhôm. .. một các phễu đặc biệt để chứa muối nhôm florua Qua trình nạp muối từ phễu vào bể điện phân được thực hiện tương tự như quá trình nạp alumina flo hóa, nhưng diễn ra không thường xuyên … Nhôm florua được nạp vào chất phủ hóa lỏng bằng một cẩu dịch vụ và quá trình này được điều khiển bởi hệ thống điều khiển bể điện phân  Hệ thống điều khiển bể điện phân Điều khiển tự động hóa là xu hướng chung của các... bể điện phân với cao độ bằng sàn thao tác trong phân xưởng ở giữa các bể điện phân và các sàn di động này là các tấm lưới sàng có tác dụng thông hơi Khí ở dưới tầng hầm ( nơi để vỏ bể và hệ thống thanh busbar cực âm) sẽ được thoát ra qua các tấm lưới này đi lên hệ thống thông gió bên trên nóc nhà Trong quá trình thay thế bể điện phân, các sàn di động sẽ được tháo để trục cẩu tiến hành nhấc các bể điện. .. tạo ra nhôm, tuy nhiên trong quá trình điện phân chúng ta phải cần một số nguyên vật liệu khác như muối nhôm florua Đây là loại nguyên vật liệu được phủ lên trên bề mặt của chất điện phân nhằm đảm bảo giữ nguồn nhiệt trong bể không bị tỏa ra môi trường cũng như đảm bảo cho nồng độ axit của chất điện phân nằm trong giới hạn cho phép Vì vậy phía trên mỗi bể sẽ có một các phễu đặc biệt để chứa muối nhôm. .. trợ Thiết bị điện và điều khiển Bộ công cụ, dụng cụ Phương tiện vận chuyển Xe vận chuyển cực dương Xe nạp nhôm Florua Xe hút chất điện phân Xe đập lỗ cho quá trình hút chất Ghi chú: Cái Cái Hệ thống G7: bảy nước công nghiệp hàng đầu thế giới TQ: Trung Quốc VN: Việt Nam 5 Nguyên, nhiên, vật liệu Để sản xuất ra 1 tấn nhôm cần khoảng: - 1,92 tấn Alumina 0,5 tấn các bon (cực dương) 0,02 tấn nhôm florua... lý tức thời D Quá trình đúc Nhôm lỏng từ bể điện phân sẽ được hút vào thùng chứa chuyên dụng, thùng chứa chuyên dụng sau đó sẽ được các xe chuyên dụng chở tới xưởng đúc nhôm Xe chuyên dụng này được trang bị các nắp đậy để ngăn nhôm lỏng bắn ra ngoài đồng thời tránh cho nhôm tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài, làm giảm tối đa việc thất thoát nhiệt trong quá trình vận chuyển nhôm và không ảnh... mát để chuyển nhôm từ thể lỏng sang thể rắn 14 14  Hệ thống làm mát Khuôn đúc nhôm lỏng sau khi được đổ nhôm lỏng vào nó sẽ tự động chuyển vào hệ thống làm mát bằng hệ thống băng tải con lăn Quá trình làm mát sẽ được tách ra làm 02 giai đoạn, nhôm lỏng được gits vào khuôn đúc sẽ chuyển tới hệ thống làm bằng nước, ở giai đoạn này, nhôm lỏng sẽ chuyển từ thể lỏng sang thể rắn, sau đó thỏi nhôm sẽ được... lỏng đáp ứng yêu cầu Không những thế trong mỗi bể điện phân còn được bố trí lắp đặt các cảm biến báo lượng alumina và lượng nhôm lỏng có trong bể giúp người vận hành có thể quan sát và vận hành để đảm bảo chất lượng của sản phẩm Trong hệ thống thanh cái dẫn điện chính trong phân xưởng luyện cũng được bố trí các thiết bị cảm biến đo dòng điện, điện áp, đo điện trường trong thanh cái, những thông tin được... dây chuyền đúc nhôm  Dây chuyền đúc Thông thường có 02 loại dây chuyền đúc: - Dây chuyền đúc nhôm thỏi được làm mát bằng nước có công suất 25 tấn/h Dây chuyền đúc nhôm thanh được làm mát bằng không khí tự nhiên có công suất 25 t/h Nhôm lỏng sau khi được lưu trữ trong bể nó được rót vào các khuôn đúc để chuyển tạo thành nhôm có các hình dạng định hình sẵn có, khuôn đúc sau khi được rót nhôm lỏng sẽ tự... gió bên trên nóc nhà Trong quá trình thay thế bể điện phân, các sàn di động sẽ được tháo để trục cẩu tiến hành nhấc các bể điện phân ra  Hệ thống nắp bể điện phân Để ngăn khí thoát ra ngoài cũng như đảm bảo dự án toàn cho người vận hành trong quá trình điện phân, mỗi bể điện phân sẽ được trang bị một hệ thống nắp đậy xung quanh bể Hệ thống này bao gồm trần, hai tấm chắn hai đầu bể, và các nắp đậy dọc ... suất thiết kế 450.000 sản phẩm nhôm/ năm Quy trình công nghệ sản xuất 1.1 Phương án công nghệ Hiện nay, quy trình sản xuất nhôm dựa quy trình Hall - Heroult Nguyên lý quy trình thể sau: Al2O3 +... Có 02 phương pháp luyện nhôm sử dụng quy trình Hall - Heroult Đó phương pháp Soderberg phương pháp Prebake Sự khác biệt 02 phương pháp loại cực dương sử dụng Phương pháp Pre-bake: phương pháp. .. đáy Bể điện phân nhôm Hỗ hợp chất điện phân: Cryolite AlF3 Ồn Xưởng đúc nhôm Nước làm mát Cặn váng xỉ Ồn Nhôm thành phẩm Hình : Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất nhôm Thuyết minh quy trình công