60kA底部陰極稀土電解槽流場的模擬及優(yōu)化.pdf

1、隨著稀土功能材料在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用越來越廣泛,市場對稀土的需求日益增加。對于稀土冶金行業(yè)而言,如何降低能耗,提高稀土產(chǎn)量是增強(qiáng)企業(yè)競爭力的核心。稀土氧化物電解制取稀土金屬是獲得高純稀土的有效手段,然而,目前我國稀土電解多采用上插式電極,雖易于管理,便于操作,但其產(chǎn)量低,能耗大。為大幅提高稀土金屬的產(chǎn)量,滿足社會節(jié)能減排的要求,上插式稀土電解槽必將向著底部陰極稀土電解槽的方向發(fā)展。
　　在電解過程中,電解槽內(nèi)存在多個物理場,而熔鹽的

2、循環(huán)流動是促進(jìn)電解正常進(jìn)行的前提條件,掌握熔鹽的流動規(guī)律是研究電解槽內(nèi)其他物理場的基礎(chǔ)。本文是以60kA底部陰極導(dǎo)流式稀土電解槽為原型,取其1/4槽體作為研究對象。首先通過查閱資料,確定陽極電流密度為0.75A/cm2,計算得出槽體的結(jié)構(gòu)參數(shù),利用CFD軟件模擬不同工況時電解槽內(nèi)的流場,根據(jù)流場的變化情況確定該槽型的最優(yōu)參數(shù),具體工作有:
　　(1)在陽極電流密度0.75A/cm2,陽極凹弧角度為π/2時,利用歐拉氣液兩相模型,模

3、擬陽極傾角分別為3°、7°、11°和15°時,熔體的流動和陽極氣體的分布,確定傾角為11°時流場的分布較均勻,利于電解的高效運行;
　　(2)不改變陽極電流密度,改變陽極凹弧角度和傾角時,發(fā)現(xiàn)陽極的凹弧角度越小,傾角也就隨著變小,槽體的尺寸將隨之增加不利于建設(shè)初投資;
　　(3)利用歐拉氣液液三相模型,模擬傾角為11°,極間距分別為80mm、90mm、100mm、110mm和120mm時,電解槽內(nèi)熔體的流動,陰陽極之間電解質(zhì)