铝电解槽预焙阳极开槽对气泡排出的影响

采用数值仿真的方法计算在铝电解槽预焙阳极上开槽后的气泡-电解质流场,从阳极底掌下电解质中气泡分布的角度考察阳极不同开槽方式对气泡排出的影响.结果表明:阳极不开槽时底掌下电解质中的气泡可以分为2层,靠上的一层为方形薄层,靠下的一层为聚集于中部的半方半椭圆的气泡层,整个气泡层厚度较大且气泡含量多;开槽位置及开槽数量均对在阳极长度方向开槽的排气效果有较大影响,合理开槽能明显加快气泡的排放,消除中心聚集的部分气泡层;在阳极宽度方向开槽也可以促进气泡排放,但其效果主要受开槽数量的影响;在阳极竖直方向开槽对减小气泡层厚度和气泡含量作用不太显著.     

铝电解槽熔体内阳极气泡分布特性的数值模拟

采用欧拉双流体模型与群体平衡模型耦合的方法,考虑阳极气泡影响的修正k-ε湍流模型,对铝电解槽熔体内阳极气泡-电解质气液两相流进行数值模拟,研究不同电流密度下电解质流场、气泡体积分数和气泡尺寸分布等流体力学信息。研究结果表明:极间区域的电解质流动呈局部循环运动形式;电流密度相同时,距阳极底掌面越远,气泡体积分数越低、气泡平均Sauter直径越小;在同一水平高度下,气泡体积分数随着电流密度的提高而增大,气泡平均Sauter直径随电流密度的提高而减小;极间气泡层呈方形分布,中心区域气泡体积分数较高,边缘部分体积分数较低;极间气泡主要以小尺寸气泡为主,而中等尺寸和大尺寸的气泡数量比较少,气泡数量和气泡尺寸之间的关系可以近似看作双曲线分布;气泡体积分率表示的气泡尺寸分布呈3个单峰分布。本文计算得到的气泡分布特性与一系列文献试验结论一致。     

铝电解槽阳极结构参数浅析

通过对国内外几种阳极几何尺寸、配置的结构参数分析;从铝电解槽换极周期、阳极生产工艺等方面提出了铝电解槽阳极的合理结构,操作方式。     

铝电解金属陶瓷惰性阳极气体及电解质流场仿真

采用有限体积法仿真计算惰性阳极气体运动及其带动下的电解质流动,并研究工艺及结构参数对阳极气体和电解质流场的影响。研究结果表明:电解质沿阳极中心呈对称循环流动,距离阳极气体越近,电解质流速越大;气体流速随气泡直径的增大而增加,电解质流速先下降后增加,气泡直径控制在3 mm为宜;若电流、电解温度和阳极浸入电解质深度增加,则气体的平均流速降低,电解质平均流速增加,应适当降低电流、电解温度和阳极浸入电解质深度;极距增加,则气体平均流速增加,电解质平均流速降低,可适当增加极距;阳极结构本身对流场结果有一定影响,若阳极半径增加,则气体的平均流速增加,电解质平均流速降低,合理的阳极倒角半径为35~40 mm。     

镁电解过程氯气喷射角及流体流动的水力模拟

Mg熔盐电解过程中,两极产物镁和氯气的分离效果与阳极气泡的运动特征及电解质的循环状况关系密切。本实验采用石英透明电解槽对MgCl_2电解过程中阳极气泡析出的物理过程和氯气喷射角进行观测;并用水力模拟方法研究工艺和结构因数对流体流动状态的影响。高温电解实验观测得氯气喷射角为5°～10°,且不随阳极倾斜发生变化;水力模拟测得氯气喷射角为10°～15°。本研究所揭示的这些物理过程和工艺因数的影响可为镁电解槽结构优化设计提供理论依据。     

关于电积锑阳极电流密度的讨论

本文讨论了下列问题: 1.电积锑时,阳极上发生的反应与阳极电流度密度的关系。 2.铁的钝化与阳极电流密度的关系及钝化膜的成分对电能消耗的影响。 3.电流效率、大气中的碱雾与阳极电流密度的关系。研究结果表明,在工业生产中采用高阳极电流密度是不适宜的。当采用隔膜电解槽电沉积锑时,合适的阳极电流密度为300—400A/m~2。     

稀土电解槽熔盐润湿性对气泡影响的数值模拟

为研究稀土熔盐电解槽中熔盐对碳阳极的润湿性对阳极表面气泡的形状和脱离大小等的影响,针对稀土熔盐电解槽中石墨阳极的表面特性,利用计算流体力学软件Fluent,采用CLSVOF(Coupled Level Set and Volume of Fluid Method)界面追踪方法分别对润湿角为15°、25°、35°、45°和55°的阳极表面气泡的生成过程进行模拟研究.模拟出了不同润湿性熔盐的阳极表面气泡生长变形过程,结果表明:润湿角越大气泡脱离阳极表面孔口时体积越小,但其脱离后仍然吸附在阳极表面没有脱离,不利于气泡排除,容易造成阳极效应.     

篦齿结构对封严性能的影响

建立二维篦齿模型,基于数值模拟方法,通过多种工况的计算,从分析齿腔内流场研究不同齿顶边缘以及齿顶倒角半径大小变化对封严特性的影响,并通过分别改变篦齿前后边倾斜角度确定篦齿最佳倾斜度。将计算数据和实验数据进行比较,发现变化规律一致,误差较小．研究表明：齿顶倒角半径是影响篦齿封严效果的重要因素,倒角半径小于0.07mm时,增大0.02mm,泄漏系数增大2%,倒角半径大于0.07mm时,每增大0.02mm,泄漏系数增大1%左右;当篦齿前倾角为20?左右,后倾角为35皛40?时为篦齿最佳倾斜度,且后倾角对篦齿封严的影响大于前倾角。     

阳极液对钠碱膜电解再生的影响

湿法脱硫以其高效成熟而得到广泛应用,但存在着脱硫废液处理和吸收富液再生等问题,为此,将膜技术应用于湿法脱硫吸收富液再生过程中,研究不同阳极液对膜电解过程各个参数的影响规律．在自制的二室A201阴极膜电解装置中,分别采用硫酸溶液和水作为阳极液,研究不同阳极液对钠碱吸收液再生过程中电流密度、硫酸回收率、吸收富液再生效果和再生电耗的影响规律．实验结果表明,阳极液的类型和浓度对膜电解再生过程中各个参数具有较大影响．当阳极液为稀硫酸时有利于电流的通过,阳极室初始稀硫酸浓度越大则硫酸回收效果越好,阴极钠碱液的再生电耗效率越高;当阳极液为水时,溶液导电能力较弱,但无论从电流密度还是电耗对再生效率的影响来看,水溶液相对于稀硫酸更利于阴极液的低能耗和高效率再生,其较佳的膜电解电耗约为690kW·h／t（NaHSO3）．     

质子交换膜电解池内氧气泡输运过程特性

研究了质子交换膜电解池(proton exchange membrane electrolysis cell,PEMEC)阳极流场内的氧气泡运动特性,采用VOF(volume of fluid)方法分析了多孔输运层(porous transport layer,PTL)表面接触角、液态水流速、氧气产生速率及PTL孔径对氧气泡在流道中运动特性的影响.结果表明:PTL处理为亲水性有利于气泡脱离,降低表面气体覆盖率,促进液态水到达催化层;高的液态水流速会减小气泡脱离时间及脱离体积,降低PTL表面气体覆盖率及容积含气率,促进气泡从流道中排出;气体生成速率增大会提高流道容积含气率和PTL表面气体覆盖率,不利于电解池的运行;随PTL孔径增大,气泡脱离体积增大,脱离时间先减小后增加.     

铝电解镍基惰性阳极的研究(Ⅱ)

在文献(1)的基础上制备了三种镍基陶瓷材料作为铝电解惰性阳极材料,经过通电和不通电腐蚀实验了解试验阳极的抗热冲击力及抗腐蚀性能,结果证实实验阳极的年腐蚀率不大于1-3 cm,完全达到了对惰性阳极的要求.     

铝电解用惰性阳极材料研究的发展概况

本文论述了铝电解生产中采用惰性阳极的重要性和必要性 ,对铝用惰性阳极材料的研究和发展进行了回顾和展望     

铝电解中阳极效应过程三步骤的研究

研究了实验室和工业铝电解中发生阳极效应时的电压波形,及其对同一系列中邻槽的影响。根据观测电压波形的结果,提出阳极效应过程三步骤的观点:诱导期、稳定期和熄回期。根据估算,一般阳极效应时高频波的频率在 10 000—20 000 Hz 之间,其影响程度随系列中槽数增多而减小。     

铝电解中阳极效应特征的耗散结构理论

本文采用 Prigoginc 提出的耗散结构理论,对铝电解中阳极效应的特征进行了分析.认为,阳极效应是一种远离平衡态的耗散结构,它的“阈值”是冰晶石熔液中的 Al_2O_3浓度,进而提出,阳极效应的发生是因为产生超熵的结果,并认为各种熄灭阳极效应方法的共同特点是瞬间引进正熵流.     

炼铝用碳阳极中三氟化铝作用机理的量子化学研究

本文采用ＣＮＤＯ／２方法研究了炼铝用碳阳极中添加三氟化铝的吸附行为，通过优化得到了吸附的最佳模型，量子化学计算结果表明；三氟化铝添加到炼铝用碳阳极中起传输电子的电桥作用，是碳阳极发生空气氧化以及铝电解时生成氧气的氧化反应的抑制剂，理论计算与实验结果吻合较好。     

NiFe2O4基金属陶瓷耐腐蚀因素分析及腐蚀率预测

采用灰关联分析方法解析了铝电解5%Ni-NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的电解腐蚀率与电解参数的关系,建立了预测惰性阳极腐蚀率的人工神经网络模型.研究结果表明:灰关联分析是一种新的惰性阳极腐蚀数据处理方法;根据灰关联度的计算,在很多电解参数中找出了影响惰性阳极腐蚀率的主要因素,即Al2O3质量浓度、电解温度、分子比、面积比和电流密度等,并指出了各因素对电极腐蚀的影响程度;对NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极电解腐蚀率的预测结果与实测值吻合,表明利用所建立的神经网络模型能有效地预测惰性阳极腐蚀率.     

大型铁酸镍基金属陶瓷惰性电极电解腐蚀研究

采用热压法制备了D150mm×20mm的铁酸镍基金属陶瓷惰性阳极,进行100A规模电解试验·在900℃下,通以100A电流,进行了24h的电解实验,在整个过程中槽电压比较稳定,表现出良好的导电性能·对电解后阳极试样进行电子显微分析,发现电解质对阳极的腐蚀主要有两个过程:首先是AlxOyF(2y+z-3x)-z离子在阳极放电,生成的氧与阳极中的金属发生氧化反应,产生的金属氧化物溶解在电解质熔盐中;其次阳极反应生成的AlF3沉积在阳极中的空隙中·研究认为阳极腐蚀层的热膨胀系数与阳极基体不同,而引起在阳极冷却过程中表面起层、剥离的现象·初步折算的阳极腐蚀速率为18mm/a·     

稀土熔盐电解中非碳阳极的研制及其腐蚀机理

针对稀土金属Ｎｄ的氟化物体系熔盐电解中石墨阳极所存在的一系列不足，研制了一种新型的电极材料，称其为非碳阳极；并对其在电解过程中的腐蚀机理进行了较详细的探讨，提出了还原反应、氧化反应、电解质渗透、电极组分溶解、析氧膨胀等几种可能的腐蚀原因．与此同时，作者还将在轻金属铝电解中应用较成功的２种惰性阳极进行了稀土熔盐电解实验，实验结果否定了其在稀土电解中应用的可能性．     

镁电解槽电解质“沸腾”时氯气泡特性的研究

在实验室中应用石英透明电解槽研究了由于杂质SO_4和悬浮态MgO引起镁电解槽电解质“沸腾”时阳极上析出的氯气泡的特性;提出了应用氟化物添加剂预防和消除“沸腾”现象的措施。     

金属陶瓷惰性阳极铝电解扩大实验研究

用新研制的铝电解金属陶瓷材料做铝电解阳极,在摩尔分子比为2 8、饱和氧化铝浓度的冰晶石系电解质中进行100A电流电解实验,电解温度为960℃,阳极电流密度为1 0A/cm2·实验结果表明,该金属陶瓷阳极具有优良抗热震性的同时显示出优良的抗氧化耐冰晶石熔盐腐蚀性能,阳极年腐蚀速率为24mm/a,阴极铝的质量达到98%·使用铝参比电极测得在960℃下该阳极的反电动势为2 2V·经奥氏气体分析仪检测表明,释放出的阳极气体中氧气的含量为98%～100%·