双向平行流铜电解过程电解液流场分布仿真

建立了双向平行流铜电解过程计算机仿真模型,详细分析了电解液流场的分布情况。 研究结果表明,整个铜电解槽内的流动情况有 4 种：1)阴阳极板间及槽体两端近似半圆弧的双向旋转流动;2)电解槽侧壁由上至下的径向流动;3)槽体底部由高到低的水平流动;4)槽体角落区域形成的回流死区。槽体中,喷嘴和出口区域流速最大,流速范围为 4.00×10^-4～2.73×10^-1m/s;槽体两侧区域流速在 4×10^-4～8×10^-4m/s 之间变化;阴阳极板之间流域、槽体底部流域和两端流域速度相对较小,流速在 4.88×10^-8～4.00×10^-4m/s 之间。 槽体底部电解液整体向出口流动,但 X 方向上电解液有从槽体高处缓慢向槽体低处流动的趋势,有利于阳极泥的收集和排放。     

电解质过热度对铝电解槽物理场的影响

电解质的过热度与铝电解槽槽膛内形的形成有很大的关系，而且对铝电解槽的物理场也有很重要的影响。为此，以国内最具代表性的郑州龙祥铝业有限公司154kA侧部四点进电铝电解槽为研究对象，具体分析了电解质过热度对铝电解槽电场、磁场和流场的影响，研究发现电解质过热度对阴、阳极电流分布、铝液层电位差、铝液平均磁感应强度几乎无影响；但是随着电解质过热度的增加，铝液层电流密度减小，而铝液最大流谏和平均流速将有所增大。     

铜电解槽内电热场的数值分析

以国内某冶炼厂铜电解槽为研究对象,建立了铜电解槽内电解液流场、温度场和电场作用数学模型,利用CFD商业软件,对槽内各物理场进行数值计算,重点考察了温度场和电场的分布状况,并进行了电解槽热平衡分析。结果表明:计算的槽面电解液温度分布状况与现场检测结果基本吻合,验证了模型的有效性;靠近入口区域电解液温度比出口附近低约1~2℃,极板间电解液温度比槽底部区域高约1~2℃,槽内电解液温度分布呈现不均匀状况,分析原因后提出了可行措施,为优化电解槽温度场分布、改进操作工艺参数提供了理论依据。      

稀土熔盐电解过程电极双电层对电场的影响

建立了计算电解槽内部电场的数学模型；对电解槽内部电场进行了计算；通过考虑电极表面双电层和不考虑电极表面双电层两种情况经过对电解槽内部电场的比较，认为电极侧表面双电层和电极底表面与侧表面相交的角部区域双电层对电解槽内部电场分布都有一定的影响，在进行电场计算时，电极表面双电层是必须考虑的一个因素。     

粉煤灰所产新型氧化铝电解过程中流场仿真研究

本文以粉煤灰提取的新型氧化铝为电解原料，根据新型氧化铝性能特点，基于200 kA铝电解槽开展仿真计算，研究电解槽内电解质流场和新型氧化铝浓度的分布，分析影响新型氧化铝溶解、扩散及对流的传质因素，掌握新型氧化铝电解过程中溶解输运性能。结果显示，新型氧化铝在电解质中溶解速度快、分散均匀，电解质流场稳定，电解质出铝端和烟道端角部位置的氧化铝溶解最快。在实际生产中，通过合理配置下料器及下料点控制氧化铝浓度的分散、输运，可保持氧化铝浓度分布均匀、电解质流场稳定，有利于减少阳极效应和提高电流效率。     

熔盐电解制备钨铜合金粉体槽内温场条件分析

在熔盐电解法由Na2WO4和CuO制取钨铜合金粉体的研究基础上,分析电解槽内的温度场分布,特别是电极区域的温度分布情况对电解行为的影响.通过位移法测量,采取比较法分析实验误差,结果表明:电解过程中2个主要的外部条件,即电解槽内温场分布与电场分布是联动的;温度条件影响着电极电位;同时,外部槽电压通过电流扰动槽内温场,使电极区域温场分布不均.     

稀土电解槽流场-电场耦合数值模拟

为了研究稀土电解槽阳极生成气体对电场影响,利用CFD软件二次开发功能建立气-液两相流场-电场耦合模型,首次提出将电场电导率与阳极气体气含率关系相结合的稀土电解槽流场-电场耦合数值模拟,并对比有无阳极气体气含率影响的电场电势云图及流场分布情况,研究发现,稀土电解槽阳极生成大量气体并在阳极表面形成动态气层,使得阳极附近熔盐扰动较为剧烈,其气液两相流区域的熔盐与阳极生成气体的混合相电导率受气体波动影响发生变化,熔体内部电场分布受到阳极生成气体影响,通过获取阳极深度175 mm、250 mm、300mm、350 mm、395 mm处的阳极生成气体气含率分布情况,发现气液混合相区域电导率随阳极生成气体气含率增高而增高,阳极上部生成气体气含率及动态气层厚度大于阳极下部,阳极气体气含率的熔体内部电场阳极上部电压降快于下部,电场等势线整体呈斜型分布,阳极上部部分区域电场等势线受到生成气体扰动影响呈现波动,同X坐标下槽内熔体电压上部小于下部,而电解槽底部由于为单相区,该处电场分布并未受到阳极气体直接影响。     

6kA新型铈电解槽内电磁场的数值模拟

针对6kA新型铈电解槽结构,建立数学模型与物理模型,根据Maxwell电磁场方程和Biot-Savart定律,运用COMSOL模拟软件进行电场和磁场的有限元模拟,考察电解槽内电场和磁场的分布情况。研究表明,阴阳极之间是电解的主要区域,也是电流产生的磁场的主要分布区域,并且磁场分布在圆周方向上,径向和轴向的分量为零。     

400 kA保温型铝电解槽物理场研究

某公司以400 kA电解槽为研究主体,引进了丹麦高性能内衬保温材料开发出新型电解槽内衬保温技术,解决电解槽电场、流场稳定性差、波动大等工程技术问题,丹麦高性能内衬保温材料电解槽实现阳极电流分布值1.43 mV、阴极电流分布值为8.345 kA,与国产保温材料电解槽相比均降低;原铝液交流电耗降低163.84kWh/t· ...     

稀土电解槽电解效率优化数值模拟

建立了考虑阳极表面气体存在的稀土电解槽流场—电场双向耦合模型,根据阳极气体作用下的电场分布情况来调节阳极下半部倾角,从而使电场分布相对平衡。结果表明,电场受阳极气体影响呈斜型分布,调节阳极下半部倾角为3°~6°,阳极下端电压降主要区域向坩埚一侧偏移,当倾角达到5°时,槽体内部电场分布相对均匀,有效改善了电解效率。     

基于CFD的平行流铜电解槽槽型优化设计

以平行流铜电解槽为对象,ANSYS软件为平台,对不同进液方式下电解槽槽内流场分布进行数值模拟。结果表明,进液方式对平行流电解槽极间电解液的流动有重要影响,与下部分段进液槽型和上部交错进液槽型相比,下部交错进液槽型具有较大的极间电解液流动速度与较均匀的速度场。     

氯化物熔盐电解槽电热场模拟分析

氯化物熔盐电解槽在电解过程中受温度影响很大,有必要对电解槽中的电热场进行分析计算。利用COMSOL软件建立三维氯化物熔盐电解槽电热场模型,得到槽内电势和温度分布,分析电解槽的热平衡,在热平衡的基础上,计算电解槽结构参数对电热场的影响,并推导出放大方程。计算表明,缩短阴阳极间距,增大阴极高度、阴极半径、阳极半径及电解质液面高度可以在热平衡的条件下提高电流强度,依据无因次关系式可进行结构优化设计或电解槽放大设计而不需要复杂的建模,可以节省计算资源。     

稀土电解槽电化学三维时变流场数值模拟

目前对电解槽流场分析建立在气体或金属溶体定量单一流动的假设上,为更真实地表现电解槽在电解过程的流场变化,利用ANSYS Fluent软件对稀土电解槽进行电化学三维时变流场数值模拟研究。以加料镨钕氧化物时刻为初始时间的12 min槽内电化学瞬态三维模拟分析。仿真结果与生产实际相符。得出流场主要流动方式为阳极内侧区域生成气体向上流动,流速常居于最大值;阴极区域生成金属溶体向下流动,流速次之;阳极与阴极之间区域以此形成纵向涡流,流速小于前两者;阳极外侧区域为流动死区,流速最小,坩埚收集区域整体趋于稳定,流速远小于阳极内侧及阴极区域;电解至10 min镨钕氧化物被消耗殆尽,流场速度逐渐减小。      

提高铜电解电流效率的生产实践

影响紫金铜业电解厂铜电解过程电流效率的主要因素,包括电解液的杂质离子、循环量及温度、极间距、阳极板的物理规格、电解槽的对地漏电和电流密度。针对各因素采取相应的措施来提高电流效率,能够取得较好的效果,使其基本保持在98%左右。     

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。     

基于COMSOL铝电解电流分布在线监测的磁场分析

通过测量铝电解槽阳极电流产生的磁场来反映电流,并且使用屏蔽磁环屏蔽掉邻近的阳极、立柱母线、水平母线和跨接母线产生的干扰磁场。最后通过试验和COMSOL仿真,验证屏蔽磁环的可行性,实现电流分布连续监测。该测量方法简单,测量结果精确。     

奥图泰圆盘浇铸系统下的阳极板生产实践

某铜冶炼厂为配套电解 40 万 t 阴极铜产能,对熔炼系统阳极炉圆盘浇铸系统进行更换,设计浇铸速度为 110t/h 以上。本文对如何在奥图泰圆盘浇铸系统下生产出符合电解厂要求的阳极板进行全面分析和实践总结,结果表明 ：阳极板物理质量管控要点包括氧化还原终点控制、浇铸系统控制、喷涂系统控制、喷淋系统控制、精细化管理等方面,通过采取相应的管控措施,阳极板合格率有较大提升,取得了较明显的经济效益。     

基于正交实验的高电流密度铜电解槽结构优化

为减少高电流密度铜电解过程中阴极积瘤现象、降低残极率以及提高电流效率,本文基于多物理场耦合理论与正交实验方法,研究了进液管半径、阳极板底部圆角半径以及极间距对铜电解精炼效果的影响。单因素分析发现,随着进液管半径的增大或阳极圆角半径的增大,电流效率和阴极铜沉积厚度均匀性均呈现先增大后减小的趋势;随着极间距的增大,电流效率逐渐减小,阴极铜沉积厚度逐渐均匀。进行正交实验分析出使铜电解精炼效果优异的电解槽结构参数为：进液管半径3.5 mm,阳极底部圆角4 mm,极间距110 mm。本文为优化电解槽提高生产效率的研究提供理论指导。