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。     

预焙铝电解槽阳极效应的智能预报方法

开发了以槽电阻斜率和累积斜率为主要判据、以物料平衡估算值以及电阻针振强度为辅助判据的阳极效应智能预报方法.该方法的步骤是首先获取用于阳极效应预报的信息,包括槽电阻采样、槽电阻低通滤波、槽电阻斜率与累积斜率计算、槽电阻针振强度计算以及物料平衡估算(即估算一定时间内累计加入电解槽内的氧化铝量与该时间内理论消耗量之差);然后据此进行阳极效应预报,即利用当前解析周期内的电阻斜率与累积斜率推理确定当前预报阳极效应的可信度,依据近期槽电阻针振强度的变化趋势以及物料累计偏差的取值情况对可信度进行调整,依据可信度值对阳极效应预报的进程标志进行处理.测试结果表明,该方法的阳极效应预报成功率达90％以上.     

大型预焙阳极铝电解槽内衬结构优化

以电解槽内衬结构设计优化为突破口,开发一种新型曲面阴极结构电解槽,通过多物理场有限元数值仿真,研究新型结构槽的热平衡、物理场分布特征及在低极距下高效运行的稳定性.试验结果表明,新型结构槽能在保持高电流效率的前提下在低电压稳定运行,吨铝直流电耗为12 331 kW·h,并可有效延长电解槽使用寿命.     

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。     

提高铝电解槽磁场计算精度的研究

本文讨论了计算铝电解槽磁场的各种数学模型,指出了等效数学模型存在的问题及其在计算中产生误差的原因,提出了提高磁场计算精度应采用实际数学模型,即按母线的实际形状计算各载流母线产生的磁场.     

磷生铁和钢爪尺寸对铝电解槽阳极物理场的影响

铝电解槽阳极中,磷生铁和钢爪起到热、电和结构连接的作用.采用数值模拟的方法,研究了磷生铁和钢爪的尺寸对阳极物理场的影响.基于ANSYS有限元软件,建立了三维热-电-应力耦合模型.考察了不同的钢爪直径和磷生铁厚度对阳极的热-电-应力分布的影响.结果表明,钢爪直径不变时,随着磷生铁厚度从12.5mm增加到32.5mm,阳极温度场和应力的变化可以忽略,而阳极电压降降低了17.7mV.在磷生铁厚度不变的情况下,当钢爪直径从135mm增加到175mm时,阳极钢爪、炭块和磷生铁的温度最高可以降低50℃,阳极电压降降低了26.4mV,而阳极炭块的受力增加了.     

铝电解阳极碳块析出气体引起的电解质/铝液界面波动

电解质/铝液界面波动对电解铝过程的稳定性和电流效率有重要影响,基于计算流体动力学(CFD)方法建立铝电解槽内电解质/铝液/析出气体的多相流体流动的数学模型,研究铝电解槽内阳极碳块析出气体引起电解质/铝液界面波动现象,并对比分析传统型、长凸台型和小方体型阴极对电解质/铝液界面波动的影响.结果表明,电解质/铝液界面波动的形成时间约为45 s,之后波动进入稳定期,波幅变化很小.三种形式的铝电解槽中铝液波动的趋势基本一致,其中,传统型铝电解槽内液面波动幅度最大,长凸台型铝电解槽内的铝液波动幅度最小.     

300kA铝电解槽阴极破损机理研究

研究了300 kA大型铝电解预焙槽的阴极破损机理,电解槽停止运行后通过干法剖炉,现场取样分析与观测,研究阴极炭块破损现象,阴极炭块发生断裂、漏眼,表面存在腐蚀坑.由钠渗透、阴极生成碳化铝、电毛细现象、铝和电解质等向阴极炭块缝隙渗透是造成阴极膨胀开裂的原因.分析了影响槽寿命的因素,认为提高阴极质量,加强电解槽启动初期管理,并通过采用石墨化阴极等新材料新技术,不但可降低炉底压降,形成完好的炉帮,而且有效地提高槽寿命.     

钛基钴锌尖晶石阳极的研制

本实验采用热分解的方法，在涂有锡锑中间层的钛基体上涂制掺锆的钴锌尖晶石阳极，所制备的电极在７０℃饱和ＮａＣｌ溶液中，当电流密度为１０Ａ／ｄｍ２时，其放氯电位为１．１０２Ｖ（相对ＳＣＥ）Ｓ．在一定条件下，Ｓｅｋｏ腐蚀试验测得电极寿命最长达１０３ｈ．实验结果表明研制的电极具有良好的电化学性能．     

Cu-Ni-Al惰性金属阳极铝电解应用测试

采用Cu Ni Al合金作金属阳极 ,在温度 75 0～ 85 0℃ ,电流密度 0 75～ 1 1 0A/cm2 的不同分子比和氧化铝质量分数的Na3 AlF6 NaCl CaF2 Al2 O3 熔盐中进行电解测试·结果表明 ,在不同电解操作条件下该阳极材料的腐蚀程度不一样 ,阳极在熔盐中的腐蚀速率远大于在空气中的氧化腐蚀速率 ,而且阳极电解的腐蚀速率与电解质中的氧化铝质量分数相关 ,氧化铝质量分数大 ,则阳极腐蚀速率小·另外 ,与碳阳极相似的是在高电流密度下腐蚀速率反而小·该材料是一种可开发的惰性阳极材料     

金属陶瓷基铝电解惰性阳极材料制备及其非极化腐蚀

为了搞清NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的腐蚀机理,对其复杂腐蚀过程的一个方面非极化腐蚀进行了初步探讨·实验中摸索了阳极材料的制备工艺,发现烧结温度对材料性能影响巨大·采用高温氧化增重法对阳极的氧化腐蚀进行研究,发现其腐蚀过程比较平稳,氧化率增重曲线存在若干起伏,预示着新反应的加入,加快了氧化过程的进行·金属陶瓷阳极试样长时间高温熔盐腐蚀实验发现,不同组成的电解质对试样的腐蚀能力相差较大,含MgF2的电解质对试样的腐蚀能力较强,NaCl含量不同的电解质对试样的腐蚀相差较为显著·     

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。     

7075铝合金锻件表面气泡分析

铝合金制品表面缺陷是造成制品报废的主要原因之一。采用光学显微镜（optical microscopy,OM）、扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、能谱仪（energy disperse spectroscopy,EDS）等检测设备,对7075铝合金挤压棒材经锻造热处理形成的气泡缺陷进行研究。研究结果表明：7075铝合金锻件表面气泡是表皮分层气泡,而非表面夹杂气泡;由于基材加工过程中存在空腔、分层或裂缝,热处理后的冷却过程中空腔压力增大,导致结合薄弱的晶界形成破坏性裂纹,最终以气泡形式表现出来;轧制、挤压、热处理过程中应注意工艺参数的合理性,适当控制生产工艺与热处理温度,有利于减少或消除表皮分层气泡。     

有机体系中铝阳极电化学行为的初步研究

为了提高铝活化性能以及降低铝的腐蚀,用电化学方法研究了甲醇、丙三醇的碱性有机体系以及在该体系中加入添加剂K2MnO4和Na2SnO3对铝阳极(99.999%)电化学行为的影响,结果表明:‘4mol/LKOH甲醇+40%H2O’体系对抑制铝腐蚀和提高铝阳极活性的作用都很大。添加5mmol/LNa2SnO3在‘4mol/LKOH甲醇+40%H2O’体系中,主要作用是大幅度提高了铝的活性,甚至超过了4mol/LKOH水溶液体系,同时降低了铝腐蚀。     

铝电解大型金属陶瓷惰性阳极制备及电解测试

采用传统粉末冶金技术,冷压烧结法制备了Cu-NiFe2O4金属陶瓷板状惰性阳极,研究了惰性阳极制备工艺、物相组成。采用此惰性阳极(150 mm×100 mm×10 mm)与冰晶石-氧化铝系电解质,在960℃下进行电解实验,保持阳极电流密度1 A/cm2,实验共进行10 h,得到了少量的金属铝纯度达到97.3%.实验结果表明,制备的惰性阳极可大型化以及扩大试验。     

铝电解槽废旧阴极炭块的结构和组成

通过X光衍射、显微结构、红外光谱等测试方法,对铝电解槽废旧阴极炭块的物质组成和结构进行了分析。X光衍射结果表明,废旧阴极炭块中浸入的电解质主要为氟化钠、冰晶石等氟盐和氧化铝,其中的炭具有较高的石墨化程度。通过偏光和透光显微镜分析发现,电解质主要在炭块的裂缝和孔洞中结晶析出,与炭有清晰的界面。通过破碎可以实现解离,为其综合利用提供了依据。