鋁電解下料過程中氧化鋁濃度分布及電解質溫度場的數(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)效率和運行穩(wěn)定性。同時，鋁電解槽在運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，而氧化鋁的添加會破壞電解槽熱平衡。本文在國家國際科技合作專項項目的資助下，針對當前國內外鋁電解槽氧化鋁濃度分布和下料過程電解質溫度場研究的不足，開展了某420kA大型預焙電解槽氧化鋁濃度動態(tài)分布、最優(yōu)下料方式及下料過程電解質濃度-熱場的研究

2、，為氧化鋁下料工藝設計及優(yōu)化提供技術指導。本文的主要研究內容與成果如下：
　?。?）根據(jù)鋁電解槽中電解質流場和氧化鋁濃度分布特點，本文基于氧化鋁下料與消耗數(shù)學模型，建立了氧化鋁濃度瞬態(tài)分布模型，實現(xiàn)了鋁電解槽全槽氧化鋁濃度按時間變化的分布情況的精確解析。針對該模型，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等時變因素，對下料過程中模型

3、的周期穩(wěn)定性進行了分析，并與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行對比，很好地驗證了本文數(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)地考慮了下料點個數(shù)和位置、下料周期和批次等因素對氧化鋁濃度分布的影響，通過對比分析選擇出最優(yōu)下料方式。計算發(fā)現(xiàn)，下料點個數(shù)越多，添加的氧化鋁顆粒分布越好；相鄰下料位置距離應適當；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，全槽氧化