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。     

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。     

168kA新型阴极高效节能铝电解槽磁流体运动的数值模拟

建立了168 kA新型阴极铝电解槽磁流体运动的数学模型,对电解质与铝液交界面的流场、电解质的流场以及阴极铝液的流场进行了模拟,并对新型阴极电解槽阳极导杆等距电压降进行了测量。研究结果表明：新型阴极铝电解槽可隔断槽内铝液流动,降低槽内阴极铝液的流速。新型阴极铝电解槽铝液与电解质交界面的速度矢量和较普通阴极铝电解槽铝液与电解质交界面的速度矢量和低2～3倍,且极值分布更为均匀。新型阴极电解槽内铝液与电解质界面处的磁流体速度最大,然后以界面为中心线逐渐减小。     

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。     

大型锂电解槽流场分析

锂电解槽相比于镁、铝电解槽电流小,产量低,随着市场对金属锂的需求逐年上升,开发设计大电流锂电解槽可以为工业实际运用提供参考。以大电流锂电解槽为研究对象,运用有限元软件COMSOL建立锂电解槽电解质-氯气气液两相流模型,采用Euler-Euler两相流模型并耦合k-ε模型用于求解电解液速度,分析了槽内电势、电流密度及流场分布规律。结果表明,电解槽内的极间空间顶部皆存回流情况,越靠近电解槽内部,回流现象越明显;电解槽内壁处湍流黏度较高,涡流强度大;每对电极对应的电解质循环具有明显的界限,随着阴阳极对靠近电解槽内壁面数增加,电解液循环效果越好。     

大型预焙铝电解槽异常槽况下的电场特性研究

以某420kA大型预焙铝电解槽为对象,利用ANSYS平台建立铝电解槽在异常槽况下的电场有限元模型,计算并分析了生产过程中氧化铝沉淀和阳极更换过程对电场的影响。结果表明,大面积沉淀的产生会明显改变原有的钢棒电流的分布特性,而区域分散沉淀和小面积沉淀对钢棒电流分布影响较小;随着换极位置的改变,电解质层电场、铝液水平电流密度及钢棒电流均呈现大幅变化。本研究可为沉淀诊断分析及阳极更换制度的优化提供支撑。     

铝电解槽熔体中电流分布的数值计算

在电解槽三维电位场计算的基础上,对电解槽在不同工艺条件下及不同结构时的电流场进行了数值计算:1)伸腿长度为零的理想情况;2)伸腿伸至阳极底部;3)不同铝水平及换极;4)泄流式电解槽.通过分析发现,铝液中y 向电流密度沿阴极长度方向表现出先增后降的趋势,Jy的幅值随铝液层面降低有所增加.在伸腿伸至阳极底部时,在槽边部会出现较大的逆向电流,伸腿越长,逆向水平电流越大.铝液层面中垂直电流密度沿阴极碳块长度方向自里向外呈现增加趋势,且铝液层面越低,电流密度变化梯度越大.铝液中x向电流可以忽略,且随铝水平变化较小.泄流式电解槽熔体中存在较大的电流密度集中现象,炉底压降相对较大.     

500 kA铝电解槽新式节能阴极结构技术的应用研究

本研究将新式节能阴极结构技术应用于某铝厂500kA铝电解槽,通过电解槽电热平衡仿真模拟,设计保温型内衬结构,成功减少了铝液中水平电流,并降低了电解槽阴极电压降。与传统铝电解槽相比,节能降耗效果显著。     

铝电解槽阴极内衬早期破损问题初探

<正> 1972～1982年,作者参加了抚顺、包头等铝厂一些早期破损铝电解槽(指开动生产一年半以内的槽子)的调查研究,和阴极内衬的干刨解体工作,并对一些铝厂阴极内衬破损的历史资料做过统计,在此基础上进行了理论分析和实验研究。本文通过大量的测量结果和实验数据,探讨了铝电解槽阴极内衬早期破损的机理,认为:在电解槽开动初期,铝液和电解质能够沿着炭衬裂缝和宏观     

开槽阳极对铝电解气液两相流及气泡分布特性影响的数值模拟

基于计算流体动力学原理,建立了全尺度三阳极铝电解槽内气液两相流三维CFD-PBM耦合计算模型,采用Grace曳力系数模型和Simonin湍流扩散力模型分别计算气液相间曳力和湍流扩散力,研究和讨论了开槽阳极对阳极底掌区域内气液两相流体流动及气泡分布特性的影响。结果表明,电解质流场预测结果与文献测试结果吻合良好;对阳极进行开槽可明显加快气泡的逸出方式,从而改变电解质流场和气体体积分数分布;长度方向开槽可明显降低气体体积分数和减小气泡索特平均直径。     

铝电解槽熔体涡运动对界面变形影响仿真研究

维持较小的铝电解槽内铝液—电解质界面变形对控制极距（ACD）进而降低电解能耗具有重要的意义。以某300 kA预焙阳极铝电解槽为例,采用有限元分析软件ANSYS和计算流体力学软件CFX进行了电磁流场仿真,解析得到铝液—电解质的界面变形和熔体涡结构分布情况。研究发现,界面在涡结构的内部区域下凹而在涡外部边缘则向上隆起,相邻大涡连接区域的界面隆起高度较大;提高槽内水平电磁力分布的对称性可使熔体涡运动更为均匀,也是减小界面波动并维持规则的界面变形的有效途径。     

300kA新式异型阴极双钢棒铝电解槽生产实践

300kA新式异型阴极双钢棒铝电解槽可有效减缓铝液的流动、大幅降低铝液水平电流、降低铝液和电解质界面变形的波形幅度、提高电解槽的稳定性、降低电解槽的工作极距,同时使槽侧部由原来的散热型改为保温型来维持电解槽的热平衡。在保证电解槽平稳高效生产的前提下,电流效率比普通异型阴极电解槽高1个百分点以上,吨铝直流电耗降低400kWh。     

铝电解槽电流分配的研究

<正> 铝电解槽的电流分配,不仅影响着电解反应的正常进行和电解槽的温度分布,而且通过电磁效应,使铝液运动,影响着电解的电流效率。近年来,随着电解槽电流容量的扩大,电流分配问题越来越为国内外的炼铝工作者所重视。为了弄清我国广为采用的旁插自焙铝电解槽电流分配的一般规     

SY500铝电解槽流动场的数值模拟与测试研究

基于电解槽流动场的分析,利用ANSYS软件模拟计算了SY500铝电解槽的流动场形态分布及界面变形,同时对某铝厂500 k A电解槽进行流动场测试,并将铝液流动方向和流动速度的模拟计算结果与实测结果进行对比分析,对比结果存在一定的偏差,但整体是相互吻合的,即基于数值模拟的电解槽流动场方法是准确可靠的。     

粉煤灰所产新型氧化铝电解过程中流场仿真研究

本文以粉煤灰提取的新型氧化铝为电解原料，根据新型氧化铝性能特点，基于200 kA铝电解槽开展仿真计算，研究电解槽内电解质流场和新型氧化铝浓度的分布，分析影响新型氧化铝溶解、扩散及对流的传质因素，掌握新型氧化铝电解过程中溶解输运性能。结果显示，新型氧化铝在电解质中溶解速度快、分散均匀，电解质流场稳定，电解质出铝端和烟道端角部位置的氧化铝溶解最快。在实际生产中，通过合理配置下料器及下料点控制氧化铝浓度的分散、输运，可保持氧化铝浓度分布均匀、电解质流场稳定，有利于减少阳极效应和提高电流效率。     

自焙阳极电解槽铝液焙烧的研究

铝液焙烧法,目前限于大修后电解槽或预焙阳极电解槽的焙烧启动。在新系列自焙阳极电解槽上进行铝液焙烧,还很少有人研究过。国内外大多数铝厂,至今还使用槽内铺焦炭、缓慢升电流焙烧阳极的方法,并有一套与之相应的基础理论。此法的缺点在于焙烧速度慢,电能和材料消耗多,高温清炉劳动条件差。     

降低水平电流减少铝液动态波动铝电解节能技术研究

通过计算机模拟仿真研究复合稳流综合节能技术对铝电解过程中阴极铝液内水平电流的影响。结果表明,以高导电方钢为核心的复合稳流综合节能技术可明显降低阴极铝液内水平电流大小,降低电解质-铝液界面变形,提高电解槽内磁流体的稳定性,以此来降低槽电压和提高电流效率,达到节能降耗的作用。为验证仿真模拟结果,在某企业300 kA系列电解槽进行复合稳流综合节能技术工业化试验,采用以高导电钢棒为核心的复合稳流综合节能技术,电解槽内水平电流降低明显,获得了非常小的铝液界面变形量,电解槽生产运行稳定性明显提高,吨铝直流电耗较系列传统槽、201技术槽、双钢棒技术槽都低。     

320kA预焙铝电解槽电磁场分布计算与优化

利用ANSYS电磁场有限元法,建立了320 kA预焙铝电解槽三维电磁场有限元模型,计算了铝电解槽内的电场分布及磁场分布,计算结果与实测结果相吻合,验证了该模型的正确性.在此基础上提出了一种新型电解槽结构,并应用参数化设计语言(APDL)建立该结构的电磁场计算模型,以磁场为目标对该结构进行了整体优化.最终优化后电磁场分布表明:该结构铝电解槽能减小铝液层水平电流,磁场分布对称性好,有利于改善槽内铝液的流动状态,具备较大的节能潜力.     

40 kA制钠电解槽流场的模拟研究

电解质在阳极气泡和阴极钠液浮力的作用下在制钠电解槽内循环流动,是典型的气—液—液三相流动。使用FLUENT软件建立40kA制钠电解槽三维流场的数学模型,通过计算得到了电解槽内气泡、钠液的浓度和速度分布情况,以及熔盐的流场分布图。     

专利介绍

CN1514042A一种高纯铝钪合金的生产方法本发明是一种高纯铝钪合金的生产方法。这是一种利用现有三层液铝精炼电解槽,在电解质中加入氯化钪或氟化钪,电解生产高纯铝钪合金的方法。其特征在于将氯化钪或氟化钪加入三层液铝电解的电解质中直接电解生产高纯铝钪合金,电解质采用氟氯化物或纯氟化物,其操作控制参数为:电解温度65~850℃,电解槽工作电压4.0~7.0V,电解质厚度4.0~15.0cm。本发明采用在三层液铝精炼电解槽中直接添加氯化钪或氟化钪,使钪与铝共同电解析出的方法,直接生产高纯铝钪合金,可大幅提高铝钪合金质量,同时可提高金属回收率,降…