铝电解过程中的磁场与力场

随着我国铝工业的迅速发展,铝电解槽的容量也在逐渐加大。现在我国已在试验13.5万安培的大型预焙电解槽,不久即将兴建这种电解槽的生产系列。但是,在采用大容量电解槽进行生产时,必须考虑槽里铝液中的磁场与力场问题,特别是对10万安培以上的大型槽子,如不给予应有的重视和采取必要的措施,就会使槽中铝液产生凸起和强烈的循环,结果是正常生产遭到破坏,铝液在电解质中的溶解速度加快,电解生产中的电流效率与电能效率指标变坏。为在铝工业中消除或减轻这种不良影响,本文对铝电解过程中的磁场与力场问题,作一粗浅讨论。     

在工业铝电解槽中添加氧化锰直接生产铝—锰合金

本文论述了在工业铝电解槽中加氧化锰直接生产Al—Mn合金的基本原理,并阐述了在24KA铝电解槽上生产Al—Mn合金的试验方法。除电流效率稍许降低外,其它各项经济技术指标不变。试验表明该法工艺合理,合金质量好,试验是成功的。     

铝电解槽二维紊流传质决定的电流效率数学模型

铝电解电流效率取决于电解槽的操作参数和设计参数。降低电流效率的一个重要原因,是由于溶解在电解质中的铝和阳极气体发生了二次反应。本文通过研究两种流体界面的二维传质,得出了与流体动力学参数有关的电流效率数学模型。此模型比较适用,其中有关的参数易于测定。     

铝电解槽添加锂盐、镁盐及其复合剂的工业试验研究

本文论述了在20千安侧插自焙铝电解槽中添加锂盐、镁盐、锂镁盐复合剂的试验过程和技术经济效果。认为在铝电解槽中添加上述盐类在技术上是可行的,在经济上是有利的。对提高铝电解槽的电流效率和降低直流电单耗具有显著作用。     

铝电解中铝液的凸起与循环

本文从理论上阐明了铝电解中铝液的运动规律及原因。研究表明,对双端供电的铝电解槽来说,电解槽的铝液中存在着两种力场:一个是F_(xy)类似向心力场;另一个是F_x平行力场。前者使槽中铝液凸起;后者使槽中铝液循环。在电解槽铝液中有这些运动现象存在,会大幅度降低电流效率与电能效率。为解决这些问题,提出了若干可行的措施。     

实验室用悬浮式阴极铝电解槽及其电场的有限元分析

提出了一种实验室用悬浮式阴极铝电解槽的结构形式,并用200 A和300 A该结构电解槽分别进行了纯铝及铝-钪合金的电解试验,用ANSYS软件对电解槽内的电势及电流密度分布进行了有限元分析.结果表明,电解槽的结构是可行的,电流效率可达80%左右,特别适合在实验室中用于铝电解技术的研究.     

铝电解生产的阴阳极过程及其电流效率问题探析

铝电解电流效率研究的主要内容是电流效率降低的机理,影响电流效率的因素和建立与此有联系的电流效率数学模型,以及电流效率的测定方法。研究电流效率的方法主要是实验方法,包括实验室和工业电解槽实验。     

大型铝电解槽“全息”操作及控制技术研制开发与应用

通过对国内外铝电解槽控制技术的分析和研究,提出了大型铝电解槽“全息”操作及控制技术的研制开发技术思路,并分别从电解槽监督管理系统、电解槽自控系统优化和改进、电解槽“全息”操作及控制技术的技术创新点和在400kA电解系列的应用等几个方面进行了全面阐述,为降低电解槽各种压降、阳极效应系数和能耗,提高电流效率等生产实践具有指...     

铝电解槽协同处置废耐火材料的工业试验研究

为了实现废耐火材料的无害化、减量化和资源化利用,采用铝电解槽协同处置废耐火材料的方法制取Al-Si中间合金,并进行工业化应用试验,系统验证和研究废耐火材料的添加对铝电解工艺的影响规律。研究结果表明：废耐火材料的添加对铝电解槽内的物质的量比、炉底压降、电解质温度以及烟气成分的影响不大,不会对电解槽的运行稳定性、热稳定性及烟气处理设备造成影响;同时,废耐火材料中的氟化物回收有利于保持电解质水平的稳定性,并对提高电解槽的热稳定性有积极作用;添加废耐火材料后,铝电解槽的电流效率为89.54%,较正常电解还原氧化铝的电流效率降低1.53%,但生产1 t Al-Si中间合金可节约51 kg冶炼级氧化铝。     

节能型SY400预焙阳极电解槽性能测试实践

某公司新建的400KA电解槽系列于2014年上半年投产完毕,该槽型采用了沈阳铝镁设计研究院有限公司最新开发的节能型新型阴极结构技术、双烟管技术等多项先进技术。为考评电解槽电流效率和能耗情况,随机抽取一个工区组织了为期一个月的性能测试,结果显示,节能型SY400预焙阳极电解槽生产平稳高效,测试期内电流效率为93.4%、吨铝直流电耗为12628kwh/t-Al。该文着重介绍了性能测试中电流效率、直流电耗的测试方法和相关数据分析等内容。     

铝电解中示踪金属浓度递减律

采用稀释技术测定铝电解槽电流效率时,存在着示踪金属浓度与出铝次数之间的关系。此种关系称为示踪金属浓度递减律,可用下式表示: (Ⅰ) rx=[M/M+nm]~x(r_0-r_1)+r_1 (Ⅱ) cx=r_x/1+r_x 这里,r_x——示踪金属对铅的重量比率;C_x——铝中示踪金属浓度;x——出铝次序。这些关系式已被一系列的用铜作示踪金属的工业性试验证实:铜浓度计算值跟分析值一致。文中还介绍了加钢回归法测定电流效率的实例。     

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.     

铝铜合金阴极的铝电解研究

在实验室小型电解槽上用铝铜合金做阴极,研究电流效率[CE]与极距,电流密度和阴极合金组成的关系,当极距超过一定值时,电流效率达到几乎不变的最大值;当阳极电流密度达到一定值时电流效率也出现最大值,在阴极合金组成低于33％重量铜以下,电流效率随含铜量增加而增加,根据试验结果推导出电流效率和阴极合金组成的数学关系式。     

关于低温铝电解的工艺技术探析

自美国霍尔和法国埃鲁发明了炼铝的电解法之后,铝工业就一直采用这种方法,但是这种方法耗能高、单槽生产率低、污染严重,铝生产行业也一直在寻找新的、更加先进的技术.低温铝电解因为能够有效提高电流效率、节省电能,并能延长电解槽的使用寿命,一直是铝业界中备受关注的话题.本文对低温铝电解的工艺技术进行简要论述.     

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。     

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.     

在工业铝电解槽中直接生产AL—TI合金

本文论述了在工业铝电解槽中,生产Al—Ti合金的基本原理及合金中钛的理论含量,阐明了用廉价的高钛渣做原料,在27kA工业铝电解槽中直接生产Al—Ti合金的新方法、工业试验结果及其经济效益。     

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.     

采用相对电参量计算铝电解槽的电流场

本文提出一种采用相对电参量计算铝电解槽电流场的方法,将铝电解槽中电解液电流场的计算归结为给定总电流的位场边值问题,铝液电流场归结为第二类边值问题.文中引用相对电压和电位以及相对电导的概念,无需精确地测定电解槽边界电压和电解液、铝液的电导率,即可求解这两类问题,并可提高计算的精度.     

无隔膜电解氧化Mn^2＋／Mn^3＋电流效率的研究

在有机电解合成工业中,硫酸介质中的Mn^2 /Mn^3 是最常用的氧化媒质。采用无隔膜电解槽,设备简单容易操作,有利于有机电解合成的工业化进程。研究电解电流密度、电极间距、温度以及超声波等各种因素对电解电流效率的影响。实验结果表明电流密度如果控制在800A/m^2左右,温度选取35-45℃之间可以获得较大的电流效率。