高导电阴极钢棒结构铝电解槽电热场仿真计算

采用有限元仿真计算的方法对高导电阴极钢棒结构240kA铝电解槽进行了电热场计算。分析高导电阴极钢棒对铝液水平、槽电压以及电解槽温度分布的影响。结果表明,阴极压降可以有效降低107mV,并可有效减少铝液中的水平电流。     

贵州铝厂160kA铝电解槽电场计算

通过对贵州铝厂160kA预焙阳极铝电解槽阴极电场的计算,得到了阴极内电压分布规律,利用这些数据可进一步计算出电流分布及热源强度分布数据。     

采用电接触模型的铝电解槽阴极电压降分析

320kA和350kA预焙阳极电解槽的阴极电压降(cathode voltage drop,简称CVD)约占槽电压的7%～9%.这一比例虽小,但对电解槽的整体能耗有着重要意义.使用有限元法建立了非线性电接触模型并用于分析CVD.该模型能够考虑阴极碳块类型、结构及伸腿生长或槽底沉淀对CVD的影响.计算结果表明:模型预测的电场分布与工业电解槽上的测量数据和文献数据吻合较好;阴极碳块由半石墨质碳块转变为石墨化碳块,阴极电压降约减少70mV;就电压降而言,采用两个直通阴极钢棒的阴极结构设计略优于采用两个内嵌阴极钢棒的结构设计;伸腿增长或者炉底有沉淀产生,CVD会增大.     

铝电解槽阳极复合钢爪研究

借助有限元软件ANSYS,建立铝电解槽单阳极模型。为了减小铝电解槽的槽电压,开发了一种新型的复合钢爪。对阳极的电场进行了模拟计算,分析对比了新型钢爪与传统钢爪对阳极压降的影响,其结果表明相比于传统钢爪,该复合钢爪的压降更低,以及出口的电流均匀性较好,从而可以降低阳极压降,实现节能的目的。     

电解质过热度对铝电解槽物理场的影响

电解质的过热度与铝电解槽槽膛内形的形成有很大的关系，而且对铝电解槽的物理场也有很重要的影响。为此，以国内最具代表性的郑州龙祥铝业有限公司154kA侧部四点进电铝电解槽为研究对象，具体分析了电解质过热度对铝电解槽电场、磁场和流场的影响，研究发现电解质过热度对阴、阳极电流分布、铝液层电位差、铝液平均磁感应强度几乎无影响；但是随着电解质过热度的增加，铝液层电流密度减小，而铝液最大流谏和平均流速将有所增大。     

350kA电解槽新型阴极钢棒技术应用及生产实践

随着我国铝电解节能降耗的发展,新型阴极钢棒技术在国内电解铝行业已经发展了一段时间,该技术的主要创新点是改变阴极钢棒的结构、尺寸和组装工艺,在电解槽运行过程中显著降低铝液中的水平电流,提高电解槽磁流体稳定性,实现电解槽的高效平稳生产,达到降低电解铝能耗的目的。     

非均一极距对稀土电解多相流影响的数值模拟及实验验证

为了研究极距非均一性对电解槽电、热、流场的影响, 引入一个函数D表示极距的非均一性, 建立了极距非均一性数学模型, 模拟了非均一性极距下电场、温度场的分布规律, 以及计算了非均一性极距下的流场、气泡和金属液滴的分布状况。通过研究4种不同极距非均一性D, 分析可得:当D在1~1.48范围内增大时, 阴极两侧极间电流分布变化逐渐不对称, 发热量减小, 气泡含量及紊流强度发生改变, 且阴极稀土金属液在滴落的过程中, 偏离电解槽中心线角度为0°~30°, 但此时电解槽槽况稳定, 可以落入槽底的坩埚内; 当D=1.73时, 偏离角度为43°, 槽况恶劣, 此时稀土金属便不能落入坩埚内, 需要更换新阳极, 以保证正常电解。本文通过等距压降法对阳极电流分布进行测量, 并对比分析了实际电流测量值与模拟电流值, 其计算误差为2.7%~5.6%, 因此通过数值模拟可以反映出极距非均一性对阳极电流分布不均的影响, 为优化实际生产中的流程操作, 提高电解效率, 降低能耗提供保障。      

铝电解主要生产条件对炉底沉淀的影响

电解槽炉底沉淀的产生会增加吨铝能耗,紊乱熔体区的磁场分布,使炉膛内形不规整,对电解槽生产的影响较为恶劣。本文综述了电解槽内磁场分布、分子比、电解质水平、铝水平、覆盖料、阳极效应等生产条件对炉底沉淀产生和消除的影响。分析表明,适当提高电解槽电压、电解质分子比、电解质水平,调整合适的铝水平,适当加强槽上部保温等措施都可有效消除炉底沉淀。     

阳极换极温度对铝电解槽运行工况的影响及改进措施

分析了阳极换极温度对铝电解槽运行工况的影响,讨论了在阳极更换之前对阳极进行预热的措施。     

电流强化对铝电解槽电、磁、流场的影响

在一定的技术条件下通过电流强化可以提高电解槽铝产量和电流效率,降低单位产品的成本。本文以国内最具代表性的郑州龙祥铝业有限公司 154kA侧部四点进电铝电解槽为研究对象,具体分析了电流强化对铝电解槽电、磁、流场的影响。结果表明:当槽型结构与母线配置不变时,电流强化不影响铝电解槽铝液电、磁、流场总体分布规律,但改变铝液层电流密度、铝液磁感应强度和铝液流速大小;阴、阳极电流、铝液层电位差、铝液层电流密度均与系列电流强度具有相同的增加率;铝液层磁感应强度随系列电流强度的增加而线性增加;铝液最大流速、铝液平均流速均随系列电流强度的增加而增大。     

400kA铝电解槽提高电流效率的关键技术研究

提出了提高铝电解槽电流效率的一系列关键技术,并在400kA电解试验槽上运用。结果表明,联合运用具有凸起结构的异形阴极技术、具有排气通道的新型阳极、加宽钢棒及窄缝焊接技术、高导电铝芯复合阳极钢爪技术及钢爪保护环技术、增加保温料覆盖层高度及使用保温型槽盖板技术,试验槽的槽电压由3.990V降低到3.702V,电流效率由原来的91.09%提高到93.01%,平均吨铝直流电耗由原来的13 135kWh降到12 440kWh。     

240kA铝电解槽电热场测试与分析

对某公司3台240kA铝电解槽进行了电热场和能量平衡技术测试,评价了进电母线断面的选择、电流分配、能量支出的合理性,为改善生产工艺技术条件提供了依据。     

稀土电解槽电解效率优化数值模拟

建立了考虑阳极表面气体存在的稀土电解槽流场—电场双向耦合模型,根据阳极气体作用下的电场分布情况来调节阳极下半部倾角,从而使电场分布相对平衡。结果表明,电场受阳极气体影响呈斜型分布,调节阳极下半部倾角为3°~6°,阳极下端电压降主要区域向坩埚一侧偏移,当倾角达到5°时,槽体内部电场分布相对均匀,有效改善了电解效率。     

高导电双钢棒在240 kA铝电解槽上的应用

通过对铝电解槽阴极体系的研究,形成了由高导电阴极钢棒、双钢棒、冷捣糊、阴极炭块组装工艺优化、内保温等组成的高导电双钢棒阴极技术。通过该项技术可降低钢棒电阻和阴极组装压降,从而降低电解槽炉底压降,减少电解生产水平电流,提高电流效率,达到增产降耗的目的。     

稀土熔盐电解槽电场的数值模拟

利用有限元软件ANSYS建立了稀土电解槽的电极及熔体整体电场数学模型。对电解槽的电极插入不同深度及不同极间距的电场进行了数值模拟,得出了电解槽的电位及电流密度分布和电位及电流密度在电极表面的分布曲线,为熔盐稀土电解槽其他场的分析提供了更准确的边界条件。     

5kA级惰性阳极铝电解槽流场仿真研究

针对铝电解槽流场计算方法的不足,率先提出一种用于铝电解槽流场仿真计算的间接耦合方法,并使用此方法对5 kA级惰性阳极铝电解槽分别在电磁力、阳极气体、电磁力和阳极气体共同作用下的电解质和铝液流场分布情况进行了仿真计算。计算表明,计算方法能够合理计算出电解质和铝液在任一体积力作用下的流场分布。5 kA级惰性阳极铝电解槽电解质流动主要受阳极气体控制,铝液流动主要受电磁力控制。电解质在仅电磁力作用、仅阳极气体作用、电磁力和阳极气体共同作用下的平均流速分别为1.784 cm/s、3.657 cm/s、3.814 cm/s,铝液平均流速分别为1.295 cm/s、3.509 cm/s、3.696 cm/s。     

基于ANSYS Workbench的铜电解槽多物理场耦合仿真

以国内某厂铜电解槽为对象，基于ANSYS Workbench协同仿真平台，构建Maxwell和Fluent仿真模块的多场耦合仿真环境，探究槽内电场和流场的分布情况。结果表明：铜电解槽内高密度电流及电损耗功率主要集中在极板间区域；阴阳极板可以视作等势面，阳极板端部电流矢量方向由端部向外扩散，电场梯度均匀；根据流场分布特征可将铜电解槽内流体区域分为四个区域，其中阴阳极板之间区域的电解质流量仅为9%左右，槽底存在约1%的流动“死区”。     

基于COMSOL铝电解电流分布在线监测的磁场分析

通过测量铝电解槽阳极电流产生的磁场来反映电流,并且使用屏蔽磁环屏蔽掉邻近的阳极、立柱母线、水平母线和跨接母线产生的干扰磁场。最后通过试验和COMSOL仿真,验证屏蔽磁环的可行性,实现电流分布连续监测。该测量方法简单,测量结果精确。