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.     

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.     

大型铝电解槽的变形与应力

本文采用有限元法分析摇篮式铝电解槽的变形与应力,文中建立了槽壳与摇篮架的有限元模型,并通过对电解槽的载荷类型的分析,探讨了不均匀温度场等因素对变形与应力的影响,得出变形与应力的分布规律.     

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.     

氯碱电解塔及渗液式空气阴极的研究

介绍具有渗液式空气阴极和塔式槽的电解槽．研究了该电解塔性能的复现性及主要的影响因数．叙述了电极运行寿命并给出工业模拟电解塔的范例模型．此电解槽的主要指标为：电流密度ｉ＝１５Ａ／ｄｍ~２，槽电压Ｅ＝２．３４Ｖ，电流效率Ａ＝９３％，碱液浓度Ｃ＝３２０ｇ／Ｌ，降低总成本２８％，运行寿命５９５ｄ．     

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.     

大型预焙电解槽节能降耗技术的应用

介绍了电解铝企业利用电解槽停槽大修更新的契机,通过研究因电解槽阴极炭块自身及钢棒组装带来的电阻差异和阴极母线设计焊接安装带来的电阻差异,对其进行优化组合安装,对电解槽焙烧期间各部位阴阳极间连接电阻进行优化建模,实现大型预焙电解槽节能降耗关键技术的实践,从而提高电解槽焙烧质量、延长槽寿命。     

大型预焙电解槽节能降耗技术的应用

主要介绍电解铝企业利用电解槽停槽大修更新的契机,通过研究因电解槽阴极炭块自身及钢棒组装带来的电阻差异和阴极母线设计焊接安装带来的电阻差异,对其进行优化组合安装,对电解槽焙烧期间各部位阴阳极间连接电阻进行优化建模,实现大型预焙电解槽节能降耗关键技术的实践,从而提高电解槽焙烧质量、延长槽寿命。     

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.     

离子膜电解工序的危险源辨识及控制

1 剖析电解工序危险源和危害因素 电解工序危险源和危害因素有:1)火灾:氢气管道、阀门泄漏,电解槽阳极侧泄漏,电解槽阴极侧出口软管、垫片、阴极液出口总管、出口阀门、阴极液循环槽、排放槽泄漏,阳极液及阴极液排放阀门、排放管泄漏,氢气压力调节阀泄漏,阴极旋液分离器阀不严,电源线路老化,报警连锁装置失控;     

添加剂对铝电解炭基阴极钠渗透膨胀过程的影响

为了提高现用铝电解炭基阴极的抗钠侵蚀性能,在实验室条件下研究了添加剂对铝电解炭基阴极钠渗透膨胀的影响.结果表明:添加B2O3能减缓钠的初期渗透和膨胀速率,但同时会增加阴极的终期膨胀量;而添加TiB2既能减少金属钠的渗透量,又能降低炭基阴极的钠膨胀率;当同时加入TiB2和B2O3时,能够进一步提高炭基阴极的抗钠渗透膨胀性能.     

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.     

燃料电池在机械应力下的工作参数分布

针对质子交换膜燃料电池在机械应力下的气-液两相流进行数学模拟研究,建立了一个二维质子交换膜燃料电池非等温两相流多物理场稳态模型. 该模型综合考虑了固体力学、电化学、传热传质以及气液两相流的物理因素,研究了质子交换膜燃料电池在机械应力作用下的两相流分布.计算结果显示：在机械应力作用下,燃料电池肋板下方的多孔介质应力明显大于流道下方的应力,且在肋板和流道交界处下方的气体扩散层会产生明显的应力集中现象;随着电流密度的增加,阴极相对湿度逐渐增加,但阳极相对湿度会减小;液态水仅在阴极产生且主要在肋板下方的多孔介质内形成,其在阴极的饱和度随电流密度的增加而不断增加.     

新型钢包的应力场及其影响因素模拟分析

以具有纳米绝热材料内衬的新型钢包为研究对象,通过建立三维有限元模型,运用ANSYS软件分析该种新型钢包与传统钢包在盛钢工况下的应力分布,并研究纳米绝热材料的导热系数、弹性模量、热膨胀系数对新型钢包应力场的影响。结果表明,盛钢工况下新型钢包的应力分布明显优于传统钢包,新型钢包包壳的最大应力比传统钢包包壳的最大应力减小22MPa;在一定范围内,新型钢包包壳的应力随纳米绝热材料导热系数和热膨胀系数的降低以及弹性模量的增大而逐渐减小。     

Na离子电池正极材料的结构设计与性能分析

Na离子电池由于其低成本和丰富的Na资源储备,已成为电能存储和低速电动汽车中最有前途的候选设备。正极材料是Na离子电池的关键,对电化学性能具有显著影响。系统地总结了现有的Na离子电池正极材料,有过渡金属氧化物类、聚阴离子类、普鲁士蓝类和有机分子聚合物类等材料。目前,这些正极材料存在两个缺点：Na离子的半径比Li离子的大,在离子脱嵌过程中会对材料的结构造成严重影响,进而导致体积膨胀和容量衰减;动态过程缓慢,导致充放电倍率表现不佳。总结了用以提高正极材料电化学性能的掺杂/替代和涂覆等改性方法,为以后的Na离子电池改性和正极材料的选择提供了研究方向。     

导流槽燃气预热过程中阴极炭块类型对其热应力的影响

以有限元分析软件ANSYS为平台,建立导流槽半槽有限元模型,对普通炭块、半石墨质、半石墨化和石墨化4种阴极炭块在燃气预热过程中的温度、位移与热应力分布进行数值模拟研究。研究结果表明：炭块表面的高温区位于燃气的射流区域;炭块两侧的位移都呈对称分布,x,y和z方向位移较大的区域分别位于边部聚铝沟、中部聚铝沟及烟道端聚铝沟附近;热应力集中的区域位于中央聚铝沟下方的阴极炭块与钢棒接触处。随着石墨含量的增加,不同炭块表面的最高温度相差不大,但下表面的平均温度升高,预热效果变好;炭块的位移增大,而炭块内的最大热应力有不同程度的降低。与普通炭块相比,石墨化炭块下表面的平均温度增加19.44%,总位移增加17.04%,而最大热应力降低24.06%;增加炭块中的石墨含量,可减小炭块破损的可能性。     

囊式蓄能器壳体的应力分析

应用壳体理论，对囊式蓄能器的壳体应力进行分析计算，经对壳体的应力测定，其测定值与本计算方法所得结果是吻合的。     

电解法处理罗丹明B生产废水的工艺及机制研究

随着染料工业的不断发展,其生产过程中产生的废水已成为主要的工业水体污染源。采用电解法处理罗丹明B生产废水,首先研究了极板材料和电流密度对废水处理效果的影响,结果表明：分别以镍板和RuO₂-IrO₂-TiO₂/Ti钛网为阴、阳极,控制极间距3 cm,电流密度2.0 A/dm²,电解时间40 min,废水COD去除率可达44.3%,脱色率高达94.7%。然后通过H型电解槽实验和红外光谱对电解法处理罗丹明B生产废水的机制进行了探究,初步推断：阳极表面生成的氯气溶于水生成次氯酸,次氯酸氧化破坏废水中有机物分子的发色基团并促使其发生分解,生成的小分子有机物由于水溶性较差,被阳极表面生成的氯气以及阴极表面生成的氢气浮选出来,从而最终实现废水COD的降解和色度的去除。     

电镀Ni—P非晶合金的研制

本文研究了在电沉积过程中阴极超电位与形成非晶态的关系。实验结果表明,在阴极极化曲线的平台处易产生非晶态。还讨论了电沉积条件对形成非晶态镀层的影响。在较高的镀液温度,低的pH值及适当的电流密度的条件下,镀液中H_3Po_3含量达到一定的比值,镀层易形成非晶态。镀液中H_3PO_3含量越高,镀层中的磷含量越高,当磷含量超过9％时形成非晶态,且镀层的耐蚀性随其磷含量的增加而增强。热处理温度对镀层的影响也做了检验。