铝电解槽氧化铝输运特性与下料配置的关系（英文）

针对特大型铝电解槽内氧化铝含量不均匀性日益突出的问题,建立了铝电解槽内氧化铝输运过程的瞬态数学模型。以某400 kA铝电解槽为实例,计算分析了槽内氧化铝含量分布与电解质流动、下料系统配置的关系。结果表明,电解质的大漩涡流动有利于氧化铝在漩涡内快速输运,实现漩涡内部浓度均匀分布;氧化铝下料后10~15 s即可输运到极间,早期沉淀风险发生在下料后的10~25 s;分组交叉的下料配置可减少槽内含量波动,并一定程度上改善了含量分布的均匀性。在此基础上,提出了铝电解槽"分区按需下料"策略,尽管含量的空间分布特性未发生根本性改变,但全槽氧化铝含量分布的均匀性得到了明显的优化。     

300 kA铝电解槽中氧化铝颗粒的溶解模拟

在铝电解下料过程中,氧化铝颗粒吸热、结块、溶解并受到传热与传质溶解机制的综合作用。基于Open FOAM计算平台,有效区分主导颗粒溶解的控制机制,考虑气泡作用和下料后的电解质温度响应,开发铝电解槽中氧化铝颗粒传热、传质耦合溶解计算模型;利用Rosin-Rammler分布函数计算下料后电解质中氧化铝颗粒粒径分布,对实际300 k A铝电解槽中氧化铝溶解过程进行数值模拟。结果表明:前18 s氧化铝溶解50%(质量分数),属于快速溶解阶段;一个下料周期144 s结束后,剩余约1.5%(质量分数)的氧化铝未溶解,未溶解颗粒聚集,并在电解槽底部形成沉淀;仅考虑氧化铝溶解吸热的情况下,下料区位置电解质温度在前1 s快速下降,随后,电解质温度快速回升并在60 s之后呈现震荡趋势。     

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。     

铝电解槽氧化铝槽底试验

以前曾登载过有关电解槽氧化铝槽底试验的文献资料。本文叙述了电解槽氧化铝槽底的继续研究和工业试验的结果。研究和试验涉及电解槽的以下工作部分:电解质和铝液浸润氧化铝粉的程度;熔体渗过氧化铝填料的深度;氧化铝槽底的热阻;电解槽的热平衡;使用砖槽底和氧化铝槽底两种电解槽的电解质温度比较;槽膛形状比较;电解槽的生产率和使用寿命。采用滴液法进行铝和电解质浸润氧化铝的实验室研究,氧化铝粉预先在10(?)帕斯卡的压力下压制成片。研究结果表明:铝液不浸润氧化铝粉,而电解质     

500kA级铝电槽内氧化铝浓度场的数值模拟

在深入分析铝电解槽流体体系及氧化铝消耗机理的基础上,建立某500 kA特大型铝电解槽内氧化铝输运过程的多组分多相瞬态模型,并在CFX12.0平台上实现全槽氧化铝浓度分布情况的瞬态解析。结果表明:研究的500k A级铝电槽内氧化铝浓度场受熔体流动影响而具有显著的时间性和槽内空间性差异。下料后很短的时间内,在下料点正下方区域的氧化铝浓度急剧增加,达到最大值3.9%(质量分数);之后,随着电解质的流动,不断分散回落到2.8%左右。在推动氧化铝的输运上,阳极气泡对氧化铝传质的驱动作用比电磁力大,但范围没有电磁力广。     

铝电解槽加氧化铝方法

本专利方法之目的是提出一种使电解质中氧化铝浓度分布不产生偏析的氧化铝下料方法,其特点是在电解质流动的分流点上加料。现将本方法详细阐述于下。由于铝电解槽处于强磁场中,因而铝液与电解质受磁力作用而流动。池内等人曾借助于非导磁钢制的方向指示板测定电解质流动方向     

基于传热传质的氧化铝溶解过程分析和建模（英文）

基于铝电解槽熔体内氧化铝溶解过程动力学机理,提出了综合的传热传质控制模型,以描述未结块和结块氧化铝颗粒的溶解过程。基于相关商业软件和自定义算法,并结合颗粒收缩核模型,采用合适的差分求解方法,对氧化铝颗粒溶解速率、溶解时间和溶解质量进行计算,探讨若干对流和热条件参数对氧化铝溶解过程的影响。结果表明:降低氧化铝浓度和增大氧化铝扩散速率可以增大未结块颗粒溶解速率,减少未结块颗粒溶解时间;提高电解质过热度和氧化铝预热温度可以增大结块颗粒溶解速率,减少结块颗粒溶解时间。对某300 k A铝电解槽内氧化铝溶解过程进行计算分析,得到的氧化铝溶解质量比例曲线数据与文献结果比较接近;氧化铝溶解过程主要分为两个阶段:未结块颗粒的快速溶解和结块颗粒的缓慢溶解,溶解时间数量级大小分别大约为10和100 s;结块颗粒是影响整个氧化铝溶解过程的最主要因素。     

预焙槽中间打壳加料和氧化铝沉淀的控制

引言加入铝电解槽中理想的氧化铝加料量应能在电解质中立即溶解。然而,不可避免地有一部分氧化铝会直接沉降到槽底而形成沉淀。采用自动打壳加料系统能够控制氧化铝的加料量,但是控制氧化铝沉淀则较困难。这就需要我们能够确定出溶解于电解质中的氧化铝浓度。目前尚无对运行中电解槽的氧化铝浓度进     

大型预焙铝电解槽内氧化铝浓度分布的数值模拟与工业测量分析

本文采用数值模拟和工业测量手段对国内某大型铝电解槽内的氧化铝浓度分布情况进行分析,数值模拟仿真和工业测试分析均显示出铝电解槽烟道端半槽的平均浓度高于出铝端半槽的平均浓度。研究发现电解质的流动模式是造成这种差异的主要原因,这可以为现有电解槽氧化铝控制的进一步优化提供有价值的参考依据。     

铝电解槽熔体内氧化铝浓度分布的数值模拟

应用欧拉双流体模型和氧化铝组分输运模型相结合的方法,考虑阳极气泡影响的修正k–ε湍流模型,并引入合适的氧化铝溶解和消耗函数,对铝电解槽熔体内氧化铝输运过程中的阳极气体–电解质气液两相流进行数值模拟。结果表明:气体作用力和电磁力共同作用对电解质流场有重要影响;气体作用在局部位置对氧化铝浓度的均匀分布有一定的效果,而电磁力作用可以更好地将氧化铝快速输运到全槽区域;氧化铝浓度分布呈周期状态变化,且该周期状态变化与初始浓度无关;下料点位置应布置在阳极间缝与中缝的交叉位置以及流场大漩涡流线的边缘处,这将有利于氧化铝快速溶解,并随电解质运动将氧化铝输运到全槽区域,使氧化铝浓度快速达到均匀。     

基于智能控制的铝电解槽控制调节

提出一种控制氧化铝下料间隔来跟踪和适应电解槽槽况变化的方法,将槽电阻控制在较理想状态以保证槽况与氧化铝浓度的匹配。这种方法利用氧化铝加料量与槽电阻之间的关系建立特征模型,采用仿人智能控制算法与模糊控制算法相结合控制氧化铝下料间隔以适应当前槽况,实现铝电解槽的优化生产。     

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。     

低温下氧化铝电解时的分解电压

1.引言多年来对于降低工业铝电解槽氧化铝电解的温度(970℃)一直感到兴趣。低温的潜在优点是,提高电流效率、降低碳消耗与延长槽寿命。但是,这些优点必须能抵消电解质电阻的升高与氧化铝溶解度及溶解速度的降低。看来,低温电解对于电解槽的主反应     

铝电解槽加料的控制方法

本发明介绍铝电解槽连续添加氧化铝及其添加量的控制方法。更具体地说,不仅要维持槽内电解质中的氧化铝浓度,而且即使在某种情况下氧化铝浓度超出规定范围时,也能使氧化铝浓度尽快恢复到规定范围,并控制氧化铝的连续添加量,使电解槽正常运行。     

工业铝电解过程中PFC排放机理探讨

本文研究工业铝电解生产过程PFC的排放过程,探讨了排放机理,结果显示PFC的生产直接受到生成电位的影响,而生成电位与氧化铝浓度密切相关,氧化铝浓度越低,电流密度越大,过电压越高,容易生产PFC;氧化铝浓度的降低,使得电解质与阳极表面的润湿性随之降低,电阻增大,导致电流密度增加,过电压上升;电解质中氧化铝浓度很低时,阳极表面电解质熔体的络合铝氧离子不能补充到阳极表面去放电,致使阳极表面的铝氧氟离子的浓度极化扩散过电压升高,最终导致了PFC的生产,阳极效应发生;铝电解过程非效应PFC持续排放的产生是因氧化铝浓度的变动等使得电解槽局部产生持续效应,由于小的局部效应通过的电流很低,PFC持续排放的强度也很低。     

近代铝电解槽工艺设计的新概念(上)

本文拟从近年来铝电解工艺新的理论和实践方面说明铝电解槽工艺设计必须从传统的束缚中解脱出来,采用新的概念来设计具有八十年代特点的高效能电解槽。主要内容是尽可能采用与规模相适应的大容量电解槽,低温、低分子比和低氧化铝浓度的电解质工艺条件,频繁的点式下料制度,磁效应和槽膛内形的最佳化设计以及完善的电算机控制系统。这些手段均是保证电解槽取得高效能的基本条件,也是企业取得高经济效益的重要技术措施之一,这是铝工业当今技术进步的主要标志,必须给于应有的重视。     

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。     

铝电解槽的电流效率与温度控制

铝电解槽的电流效率受很多因素影响,而电解质的温度是一个主要控制参数。为了使铝电解槽运行稳定,技术经济指标良好,必须将铝电解槽的电解质温度控制在一个优化区间内。电解质温度受很多因素影响,测量误差、特殊操作干扰等,要综合考虑这些因素影响,才能控制好铝电解槽的温度。     

氧化铝浓度参数调控降低阳极效应生产实践

铝电解生产过程中主要由于氧化铝浓度偏低导致阳极效应发生,电解槽中氧化铝浓度主要与槽控系统氧化铝浓度参数设置、氧化铝性能和电解质体系对氧化铝的溶解能力相关。在氧化铝性能和电解质体系相对稳定的情况下,阳极效应主要与槽控系统氧化铝浓度参数控制有关。本文针对某300 kA更换槽控系统后,阳极效应偏多的现象,分析了阳极效应增多的主要原因,对氧化铝浓度参数进行了调整,调整后效应系数平均降低了近40%,效应分摊电压降低15 mV,电流效率提高0.32%,折合吨铝节电100 kWh,氧化铝浓度参数调控效果显著,本研究可为铝电解降低阳极效应提供数据参考。     

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。