鋁電解下料過程中氧化鋁濃度分布及電解質(zhì)溫度場的數(shù)值模擬分析.pdf

1、鋁電解槽是工業(yè)生產(chǎn)鋁的核心設(shè)備，而氧化鋁是工業(yè)生產(chǎn)鋁的主要原料，氧化鋁濃度分布情況直接影響電解槽的生產(chǎn)效率和運(yùn)行穩(wěn)定性。同時(shí)，鋁電解槽在運(yùn)行過程中需要保持良好的熱平衡，這樣可以減少鋁電解過程中的能耗，而氧化鋁的添加會(huì)破壞電解槽熱平衡。本文在國家國際科技合作專項(xiàng)項(xiàng)目的資助下，針對(duì)當(dāng)前國內(nèi)外鋁電解槽氧化鋁濃度分布和下料過程電解質(zhì)溫度場研究的不足，開展了某420kA大型預(yù)焙電解槽氧化鋁濃度動(dòng)態(tài)分布、最優(yōu)下料方式及下料過程電解質(zhì)濃度-熱場的研究

2、，為氧化鋁下料工藝設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供技術(shù)指導(dǎo)。本文的主要研究內(nèi)容與成果如下：
　　（1）根據(jù)鋁電解槽中電解質(zhì)流場和氧化鋁濃度分布特點(diǎn)，本文基于氧化鋁下料與消耗數(shù)學(xué)模型，建立了氧化鋁濃度瞬態(tài)分布模型，實(shí)現(xiàn)了鋁電解槽全槽氧化鋁濃度按時(shí)間變化的分布情況的精確解析。針對(duì)該模型，本文首次提出并采用了全槽氧化鋁最大濃度/最小濃度cmax/cmin、最大速度/最小速度vmax/vmin、體積比rvol以及面積比arear等時(shí)變因素，對(duì)下料過程中模型

3、的周期穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，并與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，很好地驗(yàn)證了本文數(shù)值模型的正確性。
　?。?）為了更好地完善鋁電解槽的下料方式，本文系統(tǒng)地考慮了下料點(diǎn)個(gè)數(shù)和位置、下料周期和批次等因素對(duì)氧化鋁濃度分布的影響，通過對(duì)比分析選擇出最優(yōu)下料方式。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，下料點(diǎn)個(gè)數(shù)越多，添加的氧化鋁顆粒分布越好；相鄰下料位置距離應(yīng)適當(dāng)；下料批次越多，氧化鋁濃度分布越好；在允許的條件下，下料周期越小越好。整體上滿足“勤加工，少下料”的下料原則時(shí)，全槽氧化