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.     

铝电解槽焦粒焙烧过程中热应力场数值模拟

用大型商业有限元分析软件ANSYS建立三维瞬态1/4槽热和结构应力场模型,对铝电解槽焦粒焙烧过程中热应力场进行数值模拟,分析了焦粒焙烧所引起的阴极温度分布和热应力分布.选择均匀一致、条形和环形3种类型的焦粒床结构,对比分析了3种结构中所产生的热和应力场分布.研究结果表明,在阳极平均排列时,环形焦粒床所产生的热梯度最小,为最佳的焦粒焙烧方案.此模型从数值上避免了由焙烧启动而带来的阴极内较大温度梯度,能有效地减少铝电解槽早期破损,提高铝电解槽的寿命.     

铝电解槽石墨化阴极和槽壳的变形

通过实验室和工业电解槽系统研究了铝电解槽阴极和槽壳的变形,从中获取钠膨胀系数并用于工业阴极和槽壳的应力场的模拟分析,在考虑温度梯度热应力和钠膨胀化学应力共同作用条件下,获得了工业槽焙烧、启动后槽壳的变形位移数值.用机械式位移计对350 kA石墨化阴极工业电解槽变形进行了长达360 d的现场测试和监测,模拟值与实测值吻合.     

浅论大型铝电解槽异型阴极可行性

该文叙述了我国的大型铝电解槽的发展情况,对异型阴极铝电解槽进行了简单介绍.该文探讨了异型阴极铝电解槽的优点与不足,认为它具有较大的可行性,并且为异型阴极铝电解槽的更好的推广和发展提出的建议.     

铝电解槽自动加料的理论研究

一、铝电解槽加料方法的演变 冰晶石—氧化铝融盐电解法发明九十多年以来,铝电解槽的规模逐渐扩大了,当初是4,000—8,000A的小型槽,现在已经发展到170,000—250,000A的大型槽,少数试验槽达到260,000A。 铝电解槽在单位时间内所需的氧化铝量,随着电流强度增大而增加了。同时,添加氧化     

铝电解槽电、热解析数学模型及数值仿真试验

本文提出了一个经过初步验证的铝电解槽电、热解析数学模型和数字仿真程序。利用此程序对大型电解槽槽衬结构的优化进行了一系列仿真试验,得出了能改善槽内形并能降低能耗的改良结构方案。本程序为改进铝电解槽结构和提高设计水平提供了有效的途径。     

铝电解槽三维热应力场非线性有限元分析

基于通用有限元软件ANSYS建立了某大型铝电解槽结构的三维实体模型和热应力场耦合分析的有限元模型. 考虑材料非线性和接触非线性的基础上对电解槽结构强度进行了仿真计算,给出了槽壳和摇篮架的应力、应变云图,分析了电解槽结构的变形规律,并提出了结构优化的途径. 以槽壳近似弹性体为目标,对不同组合载荷工况进行了反算,得出与实际更接近的荷载条件.     

160KA铝电解槽电、热解析及仿真试验

本文提出了一个铝电解槽阴极分区电、热解析模型及其仿真程序,并通过现场实测对该程序进行了初步验证.利用此程序对160kA中间下料、预焙槽的阴极部分进行了仿真试验.找出了能改善槽膛内形并能降低能耗的改良槽衬结构方案.此种仿真试验法能有效地提高铝电解槽设计的技术水平.     

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。     

铝电解槽槽帮结壳形状的计算机模拟

建立了计算铝电解槽槽帮结壳形状的物理模型和数学模型。通过将铝电解槽传热的二维问题转化为一维问题,对工业铝电解槽进行了模拟计算,研究了设计规整的铝电解槽槽帮结壳形状的基本方案。研究结果表明:影响铝电解槽槽帮结壳形状的主要因素是电解质温度和槽内衬热阻。因此,严格控制铝电解槽中电解质温度和减少槽内衬的热阻,对于获得良好的铝电解槽槽帮结壳至关重要。     

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.     

应用耦合法计算大型铝电解槽的电流场

本文建立了大型铝电解槽电流场的数学模型,应用有限元和边界元耦合法进行计算,方便地处理了阴极炭块的非均匀正交各向异性问题;在计算中使用了具有场域自动剖分,矩阵分块,矩阵行优化排序和非零存贮等稀疏矩阵技术的计算程序,在对多种结壳情况下铝电解槽电流场的数值计算结果进行分析的基础上,得出了一种使铝液中水平电流较小的结壳形状。     

电解槽内异型凸台对电解质/铝液界面波动的影响

针对铝电解槽内电解质/铝液界面的波动现象,基于计算流体动力学(CFD)的方法建立了铝电解槽内电解质/铝液两相流体流动的数学模型.使用Fluent软件的流体体积自由面跟踪法和自定义函数,研究了阴极凸台对电解质/铝液界面波动的影响.结果表明,异型凸台的加入使得两相界面的波动幅度降低了17.2%,但凸台的存在同时也使得熔体对侧部槽帮冲刷增强.     

160 kA预焙铝电解槽在低分子比和低温条件下的三维电热场

利用有限元分析软件ANSYS建立了160 kA铝电解槽1/4整槽的三维实体模型和有限元模型.在假定的合适边界条件下,对比分析了电解槽在转变为低分子比、低温条件下前、后的三维电热场分布情况.仿真结果表明:当电解槽转变为低分子比、低温条件后,伸腿增长,结壳增厚,槽底更冷;电解质初晶等温线在底部耐火砖中的位置由中部上移,靠近阴极炭块底部,在端部阴极炭块内水平方向等温线倾斜较大;当降低电解质分子比和电解温度时,增强端部2个炭块高度方向上导热性能,并进行相应的电解工艺和电解槽结构的改进,才有利于提高电流效率.     

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.     

300;400kA大型铝电解槽铝液的波动状态

采用铁棒溶蚀法在工况条件下分别对300 kA和400 kA系列电流阴极炭块普通组合、高低组合以及端头槽和非端头的6台电解槽的铝液流场进行了工业测试.根据铁棒出现的正常溶蚀、"细腰"特征、溶蚀面扭转、溶蚀坑较多等现象详细地分析了槽内铝液的水平运动状态及垂直方向上的局部运动特征,并对不同结构电解槽的流速场进行了比较,沿槽大面方向,400 kA阴极炭块普通组合槽呈现大—小—小—大4个漩涡,阴极炭块高低组合槽呈现大小均匀的2个漩涡,而300 kA电解槽则呈现大小均匀的5个漩涡.     

超硬铝合金作为阴极在锌电积过程中的电化学行为

选取商业纯铝和超硬铝作为锌电积阴极,在ZnSO4-H2 SO4体系中通过电化学测试研究两种阴极的电化学行为,同时利用扫描电镜观察铝合金上电积锌初期形核,X射线衍射分析锌片结晶取向.研究结果表明：500 A·m-2电流密度下纯铝阴极的析出电位和交换电流密度分别为-1.541 V和7.74×10-11 A·cm-2,超硬铝阴极分别为-1.496 V和6.07×10-3 A·cm-2.合金元素的添加会增加初期形核位置,提高形核速率,而形核速率的提高在一定程度上抑制卤族元素对阴极的腐蚀.沉积3h后,锌片结晶取向没有发生变化.超硬铝易发生烧板和鼓泡,电流效率低,只有84.54%;纯铝电流效率达到88.04%,且沉积锌平整、光滑,但阴极板容易被卤族元素腐蚀.     

原电池型氧传感器的研制

研究原电池型氧传感器的原理、结构和性能，对传感器所用电极、电解质的性质和浓度进行了选择，以可极化金属为阴极，以不可极化金属为阳极，并对不同膜覆盖下的传感器进行了性能测试。运用催化和电化学原理研究了氧传感器的作用机制，分别对不同电解质溶液、不同氧浓度和不同温度下氧还原的极化曲线进行研究，得到了有关氧催化还原电极过程动力学的参数，进而对这些参数进行推断分析，可以得到在酸性溶液中，低电流密度区和高电流密度区氧还原反应的速率方程。