330 kA铝电解槽异形阴极碳块对水平电流的影响

采用有限元仿真计算,对330 kA铝电解槽进行传统阴极碳块结构和异形阴极碳块结构的电场进行仿真模拟,主要对铝液中水平电流分布进行分析。研究发现,异形阴极碳块结构相对于传统阴极碳块结构能够在影响压降较小的前提下降低水平电流密度。模拟结果表明,在异形阴极碳块表面凸起中增加隔断并改变凸起角度,对降低铝液中水平电流效果明显,能够降低铝液中最大水平电流密度27.8%,平均水平电流密度34.3%,有效提升了铝电解槽电流效率。     

168kA新型阴极高效节能铝电解槽磁流体运动的数值模拟

建立了168 kA新型阴极铝电解槽磁流体运动的数学模型,对电解质与铝液交界面的流场、电解质的流场以及阴极铝液的流场进行了模拟,并对新型阴极电解槽阳极导杆等距电压降进行了测量。研究结果表明：新型阴极铝电解槽可隔断槽内铝液流动,降低槽内阴极铝液的流速。新型阴极铝电解槽铝液与电解质交界面的速度矢量和较普通阴极铝电解槽铝液与电解质交界面的速度矢量和低2～3倍,且极值分布更为均匀。新型阴极电解槽内铝液与电解质界面处的磁流体速度最大,然后以界面为中心线逐渐减小。     

石墨化阴极炭块的性能及在大型铝电解槽上的应用

介绍了我国自行研制开发的石墨化阴极炭块的技术指标及在300 kA铝电解槽上进行的工业试验.试验表明石墨化阴极可以降低炉底阴极压降90mV,提高电流效率1.5%以上,900天左右可收回所增加的大修成本,是大型铝电解槽筑炉内衬材料今后发展的主要方向.     

半石墨质阴极炭块在铝电解槽上的应用

通过对普通炭块的理化指标和半石墨质阴极炭块的理化指标的对比,介绍了在铝电解槽上使用半石墨质阴极炭块,有利于延长槽寿命,提高电流效率,降低炉底压降,节约电能。     

石墨化阴极炭块的性能及在大型铝电解槽上的应用

介绍了我国自行研制开发的石墨化阴极炭块的技术指标及在300kA铝电解槽上进行的工业试验。试验表明：石墨化阴极可以降低炉底阴极压降90mV，提高电流效率1．5％以上，900天左右可收回所增加的大修成本，是大型铝电解槽筑炉内衬材料今后发展的主要方向。     

高导电双钢棒在240 kA铝电解槽上的应用

通过对铝电解槽阴极体系的研究,形成了由高导电阴极钢棒、双钢棒、冷捣糊、阴极炭块组装工艺优化、内保温等组成的高导电双钢棒阴极技术。通过该项技术可降低钢棒电阻和阴极组装压降,从而降低电解槽炉底压降,减少电解生产水平电流,提高电流效率,达到增产降耗的目的。     

高导电阴极钢棒结构铝电解槽电热场仿真计算

采用有限元仿真计算的方法对高导电阴极钢棒结构240kA铝电解槽进行了电热场计算。分析高导电阴极钢棒对铝液水平、槽电压以及电解槽温度分布的影响。结果表明,阴极压降可以有效降低107mV,并可有效减少铝液中的水平电流。     

60kA铝电解槽寿命初探

根据 6 0kA铝电解槽炉膛变化情况、大修槽阴极方钢和阴极炭块破损情况分析 ,初步探讨了6 0kA铝电解槽寿命同电解槽炉膛、阴极方钢质量、阴极炭块质量之间的关系     

石墨化阴极在400kA系列电解槽的应用

作为以电力、炭阳极、氧化铝为主力需求的高耗能电解铝企业,为积极响应国家“碳达峰,碳中和”战略目标,某公司率先通过技改措施以达到减碳降耗,采用高导电钢棒、高导电石墨化阴极炭块、强保温底层内衬材料等优化改造方案提高电能利用率,降低综合电耗。以400 kA系列铝电解槽为研究对象,探索石墨化阴极内衬在400 kA系列电解槽上的生产应用研究。石墨化阴极炭块相比石墨质阴极炭块具有更优良的导电性和导热性,可以提高电流效率和电解槽稳定性,阴极压降、平均电压、效应系数和交直流电耗明显降低,电解槽槽寿命亦有所延长,实现了电解槽内衬优化、节能降耗的目标。     

铝电解槽熔体中电流分布的数值计算

在电解槽三维电位场计算的基础上,对电解槽在不同工艺条件下及不同结构时的电流场进行了数值计算:1)伸腿长度为零的理想情况;2)伸腿伸至阳极底部;3)不同铝水平及换极;4)泄流式电解槽.通过分析发现,铝液中y 向电流密度沿阴极长度方向表现出先增后降的趋势,Jy的幅值随铝液层面降低有所增加.在伸腿伸至阳极底部时,在槽边部会出现较大的逆向电流,伸腿越长,逆向水平电流越大.铝液层面中垂直电流密度沿阴极碳块长度方向自里向外呈现增加趋势,且铝液层面越低,电流密度变化梯度越大.铝液中x向电流可以忽略,且随铝水平变化较小.泄流式电解槽熔体中存在较大的电流密度集中现象,炉底压降相对较大.     

电解槽中无铝液进行电解时阴极表面炭的侵蚀与脱落

研究了铝电解槽阴极碳块表面在电解过程中被电解质侵蚀而脱落的情况,探讨了其被侵蚀脱落的机理。得出电解过程中当阴极没有铝液存在时,电解槽的阴极表面被电解质严重侵蚀并脱落掉渣。电解时测定不同极距下的槽电压,研究了不同电解质高度上的电解质熔体导电性能的变化,得出:电解开始时槽内电解质熔体的导电性能是均一的;电解一段时间后电解质熔体的电阻改变很大。这是由电解过程中有金属产物从阴极表面溶解,脱落的炭渣以及阳极气体在电解质熔体中的溶解等综合因素引起的。     

石墨化和全石墨质阴极材料在350kA铝电解系列中的应用

结合铝电解生产实际,在阴极压降、电压、铝水平、电流分布、炉底钢板温度、电流效率和电耗方面对比了石墨化和全石墨质阴极材料在350kA铝电解系列中的应用情况,用石墨化阴极的电耗比用全石墨质阴极的电耗低。     

阴极炭块材料对铝电解槽电热场影响的研究

阴极炭块材料的选取与铝电解槽的经济效益密切相关。以某180 kA级铝电解槽为例,采用有限元分析软件ANSYS建立电热场数学模型,分析比较了半石墨质、半石墨化和石墨化三种阴极炭块材料对电解槽电热场的影响。结果表明,上述三种情况下的阴极炭块欧姆压降分别为0.286 V、0.226 V和0.142 V,总散热量分别为333 kW、339 kW和346 kW,采用石墨化阴极炭块的节能效果最好,而半石墨化阴极炭块次之。     

An Approach for Estimation of Cathode Voltage Drop in an Aluminum Reduction Cell with an Inclined Carbon Block and a Copper Insert

Numerical models of a cathode block assembly in a Hall–Hèroult cell, comprising of liquid aluminium, carbon block, current collector, ramming paste and a copper insert were built and the finite element method simulations were carried out to model the cathode voltage drop (CVD), the current distribution and, the effect of geometrical parameters on the CVD. The objective of the study was to quantify the drop in the CVD for different cathode assembly design. Flat- and inclined-interface carbon block top-surface and a copper insert versus the conventional insert-free designs were simulated with a myriad of other geometrical parameters to optimise the design. The results informed about the optimum insert positioning to about 75 mm from the collector base and the energy saving possibilities due to reduction in the CVD with a cathode design with inclined-interface carbon block and copper insert in the collector bar.