点式下料铝电解槽电解质温度模型

为解决点式下料铝电解槽的热平衡监控问题，提出了与采用间歇式操作方式的动态法测温装置配合使用的电解质动态平衡温度自适应预报估计模型。由于模型实现了槽热平衡体系的输出变量（电解质动态平衡温度）与输入变量（发热功率和等效下料速率）间关系的定量描述，故可用于点式下料槽热平衡监控系统的设计。利用在１６０ｋＡ点式下料预焙阳极铝电解槽上采集的数据验证了模型的有效性。     

铝电解槽精确下料生产实践

通过对铝电解槽打壳下料装置及控制系统改进,实现了氧化铝浓度精确控制,使电解生产平衡高效。     

阳极纵向开槽对铝电解槽电解质流场的影响

本文即采用先进的计算流体力学两相流模型对纵向开槽阳极周围的熔体流动情况进行模拟,并结合生产实际中产生的问题对现有的开槽方案进行优化。研究发现,开槽技术显著降低阳极底面气相率;对于底面1850mm×740mm和1750mm×740mm的阳极,沿宽度方向接近三等分时阳极底面的气相率最低;对于阳极倾斜开槽可用水平开槽设计代替,将开槽深度统一到较深的一端,延长开槽的使用时间。     

连续调整对铝电解槽中电解质温度的影响

自动稠整铝电解槽,使电解质的电阻恒定的主要任务是节约电能;但是,调整后由于电解质中欧姆散热稳定,电解槽的温度制度有了显著的改善,这一点也是很重要的。为了研究自动调整对电解槽温度制度的影响,调调整时的和不调整时的一个电解槽的两次大加工之间,测量了电解质的温度(图1)。     

工业铝电解槽电解质管理技术探讨

现代工业铝电解的基本原理、机理、过程改善和指标的提高,都决定了电解质的管理技术是生产实践中的核心内容。由于测定手段、控制技术的局限,使工业铝电解质熔盐的实践管理技术与理论科研之间,存在许多"技术落差"。本文依据国内外铝电解的前沿研究结论,探讨如何在生产过程中,科学地优化铝电解的电解质管理技术,从而提高和改善铝电解工业的指标和效益。     

铝电解槽全电解质焙烧启动工艺技术

主要成分为冰晶石和氧化铝的铝电解质是铝电解的核心部分,是电解槽焙烧启动装炉必需原料之一,也是铝电解生产过程中电解质水平调整的必要物料。铝电解企业随着生产发展,电解质块的数量,将呈现出一段时间内"过量"或"不足"的变化趋势。本文从降本增效角度出发,深入剖析某铝业公司铝电解槽焙烧启动工艺现状,在满足铝电解槽焙烧启动工艺技术条件的前提下,通过技术研究和创新,结合铝电解生产实践,成功试验并推广铝电解槽全电解质焙烧启动技术,为我国铝电解企业科学合理利用富余电解质块提供了借鉴。     

铝电解槽燃气焙烧启动过程中的非稳态温度场仿真

本文运用有限元分析软件ANSYS，针对几何形状和边界条件比较复杂的160kA铝电解槽．建立了1／4槽的几何模型和数学模型．对燃气法焙烧启动过程进行了非稳态温度场仿真。仿真结果表明：阴极表面温度分布均匀，温度梯度小，燃气焙烧能够满足铝电解槽预热启动的要求。同时仿真结果也为铝电解槽的燃气焙烧启动方法提供了一定的理论依据。     

铝电解槽碱性电解质分子比的测定

铝电解槽电解质成分的检查均采用快速的结晶光学分析方法,该法对分子比>3的试料不适用。测定碱性电解质分子比的适用方法是,烧结添加氟化钠的分析试料,浸出烧结块,     

300 kA铝电解槽中焦粒焙烧过程温度场的仿真优化

使用有限元法建立了300 kA铝电解槽的焦粒焙烧三维1/4整槽模型,针对目前普遍采用焦粒均匀铺设方式,对其焦粒焙烧过程的温度分布与变化特征进行了瞬态数值仿真研究。当前的焦粒焙烧启动方式存在阴极表面温差过大、各阴极炭块随空间位置不同温度分布差异过大、端部第1至第3块阴极炭块平均温度低于900℃、阴极炭块和捣固糊升温速度过快等缺陷。提出在阴极表面从电解槽边缘向中心依次铺设电阻率递增的焦粒层的优化焙烧方案,并进行温度场仿真计算。结果表明：该优化方案可以使阴极表面温度分布更加均匀,端部第1至第3块阴极炭块表面温差比优化前降低8%以上,中间第4至第13块阴极炭块表面温差降低30%以上,阴极炭块和阴极缝糊平均升温速度降低12%,该优化方案更有利于减少电解槽的早期破损。     

点式下料铝电解槽氧化铝浓度新型估计模型

采用基于机理分析获得的状态空间模型和非线性系统的自适应推广的Kalman滤波算法实现了对铝电解槽Al_2O_3浓度的直接估计。用虚拟噪声补偿了简化模型包含的时变误差和过程中的时变噪声。用实测数据证明了模型与算法的有效性。     

铝电解槽打壳下料气缸消音改造技术

针对铝电解槽打壳、下料气缸排风噪音严重超标,影响职工身心健康的缺陷,根据电解槽的结构特征,采用了将尾风引入电解槽槽体内实现降低噪音的改进方案,实施后达到预期效果,经济效益明显。     

铝电解槽电解质中氧化铝浓度分布区研究

本文的目的是为制定有效的研究手段,用以研究大容量上部导电自焙阳极电解槽电解质的浓度分布区。这一问题过去很少研究。研究此问题必须科学地选定电解质周围镜面的宽度     

铝电解槽中局部阴极电流增大对电解质-铝液两相流场的影响

采用数值模拟方法建立了三维非稳态电解质-铝液两相流500 kA全槽模型,并通过铝液流速和电解质/铝液的界面变形测试数据验证了模型的准确性。在此基础上模拟并定量评估了6种实际电解生产中存在的局部阴极电流增大60%对铝液流场和界面变形产生的影响程度。结果表明,局部阴极电流增大并不能改变全槽的铝液流场和界面变形的整体趋势,只是局部位置的铝液流速和界面变形幅度略有差异,其中A2A3阴极电流增大有利于抑制B侧中部的界面隆起,极距平均改善幅度为3.0%。分别通过增大电解槽两端部,中部和A、B两侧的部分阴极电流比例对比分析了两相流场变化规律。结果表明,适当增加电解槽两端部的阴极电流有利于抑制界面变形,尤其是A1～A4和A21～A34阴极电流增加28%可将界面隆起最大值降低2.4 mm,B7～B18的极距平均拉高9.5%。该研究为母线优化和改善电解槽磁流体稳定性提供了一条新思路。     

预焙铝电解槽阳极底部开排气沟对电解质流场的影响

对预焙铝电解槽阳极底部开排气沟时周围电解质流场进行计算,发现部分阳极气体可以通过排气沟向外排放,减少气泡在阳极底部停留时间和阳极底掌气泡覆盖率,从而有利于降低极间电阻压降和阳极效应系数,减少电解能耗;另一方面气体带动电解质进入排气沟,然后进入电解槽侧部通道,扩大了电解质循环通道,促进了阳极周围电解质流动和槽内的传质传热,有利于保持电解正常进行,相比之下排气沟为通沟时较非通沟更有利于保持电解质流动稳定;同时由于排气沟促进了阳极气体排放,使铝液与阳极气体发生“二次反应”(即电解还原的铝卷入电解质中被阳极气体重新氧化)的机会减少,有利于提高铝电解电流效率。     

氟化鋰—铝电解槽必需的电解质成分

现代铝电解槽电解质中含有冰晶石、氧化铝和氟化铝。为了改善电解质的物理—化学性质(密度、粘度、导电率、熔度和表面性质),以及提高电流效率,并进而提高电解槽的工作效率,常常往电解质中添加各种盐类添加物。具有高导电率(9.2欧姆~(-1)·厘米~(-1))的氟     

铝电解槽电解质-铝液流动及铝液表面变形计算

在ANSYS平台上采用有限元法和k—c湍流模型求解粘性不可压缩流体三维雷诺平均的Navier—Stokes方程，计算在电磁力作用下铝电解槽液体流动。对电解质和铝液的流场分别求解，然后利用分层液体界面压强连续条件计算铝液表面变形。230kA电解槽的计算结果表明电解质和铝液流动为近似水平的两个旋涡，其中一个旋涡的中央区铝液表面上升，另一个旋涡中央区铝液表面下降。流动速度从旋涡中心向外增加，最大速度发生在电解槽边壁附近，并迅速减少为零。这种速度特性表明电解槽边壁某些部分承受较大摩擦力。计算结果与230kA电解槽在运行5个半月后的实测数据基本一致。     

大型铝电解槽电解质流场涡结构的数值模拟

针对铝电解槽内熔体旋转流动的特点,提出使用涡量和旋转强度来对其涡结构进行定量解析,并以某300kA槽电解质流场为研究对象,使用CFX12软件平台进行数值模拟。结果表明:极间水平截面和阳极间缝垂直截面的旋转强度最大值分别为1.611和1.961 s 1,其绝对涡量最大值分别为4.002和3.391 s 1;阳极气泡的搅动使阳极周围电解质中成对出现反向对称小涡;而电磁力的不均匀性导致部分阳极底部出现不对称大涡;阳极中缝和间缝相交位置的绝对涡量超过4 s 1,在该位置布置下料点有利于氧化铝的分散。故运用涡分析法能得到更为丰富和精确的流场信息,为槽结构的设计提供理论指导。     

160kA预焙铝电解槽电解质组成的选择

根据青海铝 16 0kA预焙铝电解槽系列生产的实际 ,论述了 16 0kA预焙铝电解槽电解质组成的选择和实践。并提出了 16 0kA预焙铝电解槽适宜的电解质组成和工艺技术条件。     

铝电解槽电压电流强度变化对电解槽热平衡的影响计算

在铝电解槽的稳定生产中,槽电压和电流保持不变时,电解槽处于热平衡状态。但当电解槽电压或电流发生变化时,电解槽体系内产生的总热量发生变化,电解槽原来的热平衡状态就会遭到破坏。本文通过计算研究160kA大型预焙电解槽电压和电流的变化对电解槽热平衡及其他状态的影响。     

铝电解槽电解质与内衬换热系数的数值计算

铝电解槽内电解质与内衬界面传热系数直接决定电解槽热平衡。基于多相流理论及壁函数方法,建立了铝电解槽电解质与内衬界面的换热系数计算数学模型,在商业数值计算软件上实现对传热推动力、传热系数分布的计算。研究结果表明:阳极气泡的作用处于主导地位,但电磁力的作用也不能被忽略,在进行换热系数计算时,需同时考虑二者的共同影响;在电解槽的大面及小面槽帮处,换热系数的分布主要受电解质流动的影响,而对于阳极底部则由于气泡层的阻碍使得此区域的传热系数较小;阳极开槽会增大电解质与阳极的换热系数,但会一定程度上减小电解质与槽帮的换热系数。