铝电解槽中非线性磁场的计算

本文提出了以磁化强度为变量的积分方程法,对铝电解槽中三维磁场的非线性问题进行了理论推导,并以郑州轻金属研究所的铝电解试验槽为研究对象,进行了数值计算。最后将计算结果与实测值做了分析比较。     

用双标量位法计算铝电解槽的磁场

本文采用双标量位法计算铝电解槽的磁场。主要叙述了双标量位法的原理,推导双标量位法求解铝电解槽磁场的微分方程及交界面条件,并利用伽辽金法对微分方程进行离散。最后给出了用双标量位法求解铝电解槽磁场的程序框图。     

大型铝电解槽磁场的有限元法综合分析

运用有限元法分析计算大型铝电解槽的磁场分布和主要影响因素。用Biot-Savart定律的线电流形式直接计算槽周母线电流产生的磁场，结果与用有限元法计算的差别是不大的。槽内电流产生的磁场需用矢量磁位表示，其满足泊松方程。铁磁物质的影响为铁磁屏蔽作用。将各项计算结果进行矢量叠加，便可得出总的磁场分布，与实测值基本相符。     

154kA预焙铝电解槽三维磁场的双标量磁位法计算

以标量电位法和双标量磁位法相结合．对154kA预焙铝电解槽磁场进行三维数值计算。计算结果表明，水平磁场基本上形成一个顺时针的漩涡．垂直磁场呈现较好的反对称关系。计算结果与实际测量结果基本相符．可满足对铝电解槽磁场计算及对母线配置与设计的要求。     

350 kA预焙阳极铝电解槽磁场分布研究

使用有限元法建立了铝电解槽三维静电磁场耦合计算模型。该模型考虑了槽内导体、母线系统、铁磁材料及空气漏磁等因素对磁场解析的影响; 采用六面体单元对模型进行网格划分; 先求解得到电场结果, 再在该结果基础上采用常规标量法(GSP)分三步对磁场进行求解。以350 kA预焙阳极铝电解槽为例, 分别计算了同厂房中不同相邻槽数和不同的相邻厂房对磁场的影响情况, 发现上下游各选用3台相邻槽和两侧都有相邻厂房的设计较为合理, 并用在此条件下建立的模型计算并优化了该电解槽系列的电磁场分布情况, 得出垂直磁场范围在-2.87×10^-3 T至2.15×10^-3 T之间, 并与工厂实际测量得到的结果进行对比, 数值接近, 证明了模型和结果的合理性。     

阴极炭块在铝电解槽中的变形计算

阴极炭块砌筑于铝电解槽的底部,在电解槽焙烧—启动及正常的生产过程中,阴极炭块在温度梯度,电解质及钠浓度梯度和各种力的作用下发生变形,对铝电解生产操作和电解槽寿命产生很大影响。分析计算阴极炭块在铝电解槽中的变形情况对铝生产及电解槽设计都有很重要的意义。本文用有限单元法计算了阴极炭块的变形情况,并考虑了钠渗透的作用。计算结果表明,在有钠浓度梯度存在的情况下,阴极炭块的上表面膨胀最大,在端部强约束的情况下,阴极炭块组将发生上拱或表面脱层。     

大型铝电解槽外部磁场的测定及强磁场中的电测问题

本文根据实测数据,阐述了大型铝电解槽外部的磁场分布及其特征,发现其最大磁场强度高达700高斯以上。同时着重研究了在强磁场中进行非电量电测的可能性。 作者们发现:在强磁场中进行电测,当传感器开始磁化时,输出信号偏高,其偏高值与磁场强度有关,当磁场强度20高斯时为3.6％,磁场强度400高斯时为31.8％;当磁化达到饱和后,输出信号可以趋近于正常值,其误差约1％;磁化过程所需时间与磁场强度有关,磁场强度20高斯时,磁化时间约需10分钟;磁场强度400高斯时,磁化时间约需1小时;在不同强度的磁场中,对同一载荷量变化进行电测的结果完全一致。 这些发现是极为令人鼓舞的,因为它表明:在强磁场中进行非电量电测是完全可能的,而且无需采用专门的防磁措施。 本文还从理论上对上述结果进行了解释。同时提出了在强磁场下进行电测时所应注意的事项。     

铝电解槽内熔体与槽帮间换热系数计算

根据贵州铝厂160kA槽的现阶段槽膛内形及计算出的该槽膛内形下槽内衬温度分布规律,反推出槽内17处熔体与槽帮间的换热系数值。这些值的精确度,对贵铝的槽形而言,是很高的。     

500kA铝电解槽生产实践

介绍了500kA 大型预焙阳极铝电解槽在焙烧启动及一年多的生产实践中,技术条件、技术参数的保持及变化等,分析归纳了500kA 大型预焙阳极铝电解槽生产实践中的有关现象和存在问题。     

铝电解槽炭渣的综合利用研究

研究了铝电解槽炭渣的组成和浮选法综合利用工艺。试验表明：浮选法能使炭渣中的炭和电解质得到良好的分离；浮选炭粉可用作制造自烙铝电解槽阳极的配料；浮选电解质经600℃焙烧后再用作铝电解质。本工艺流程简单，成本低，易于工业化应用。     

铝电解槽反电势和阳极过程动力学参数的分析和计算

在实验室电解槽上测量了反电势和电流—电压曲线。用非线性回归法,计算了阳极过程的动力学参数,进而讨论阳极反应机理和反应速度控制步骤。当阳极表面上C_xO复盖度小时,含氧离子的放电是律速步骤。当C_xO复盖度较大时,则为CO_2的脱附。     

铝电解槽炭质固体废弃物综合利用进展

铝电解槽中产生的炭质固体废弃物属于有毒有害废弃物,废阳极炭粒和废阴极炭块的处理技术已成为近些年研究热点.依据国内外研究进展,笔者针对不同炭质固体废弃物的组成,采取与之相应的处理手段以除去有害组分,并回收有价组分.在了解废旧阳极炭粒和废旧阴极炭块的基础上,简述了国内外目前处理铝电解槽炭质固体废弃物的主要方法,可归纳为焙烧...     

基于AHP-TOPSIS的铝电解槽设计方案优选

根据铝电解槽技术特点, 从经济、技术和安全3个方面, 选取9个评价指标构建了综合评价指标体系;采用层次分析法(AHP)确定各项评价指标的权重系数, 再耦合逼近理想解排序法(TOPSIS)建立铝电解槽设计方案优选的综合评价模型;最后, 运用该模型针对某400 kt/a的铝锭工程, 选取4种初选设计方案进行综合评比, 结果表明: 电流强度为500 kA的设计方案最优, 其次是550 kA和420 kA设计方案, 600 kA设计方案最劣。评价结果与实际工程预期相吻合, 该方法可应用于铝电解槽设计方案的优选决策。     

铝电解槽炭楂的综合利用研究

研究了铝电解槽炭渣的组成和浮选法综合利用工艺。试验表明：浮选法能使炭渣中的炭和电解质得到良好的分离；浮选炭粉可用作制造自焙铝电解槽阳极的配料；浮选电解质经６００℃焙烧后再用作铝电解质。本工艺流程简单，成本低，易于工业化应用。     

铝电解槽废耐火材料的危害与处理方法的研究现状

铝电解槽破损后产生大量的废耐火材料。通过对废耐火材料进行物相与成分分析及溶出试验研究,得出铝电解槽废耐火材料主要成分为霞石和氟化物电解质,溶出后溶液显碱性,氟离子大量进入溶液,废耐火材料的主要危害来自于其所含有的可溶氟化物组分。通过对现有的铝电解槽废耐火材料主要处理工艺的优缺点进行分析,得出真空还原蒸馏法在实现废耐火材料中氟化物电解质和金属钠回收的同时也实现了废耐火材料的再生,可实现废耐火材料的全组分回收利用,是一种经济环保的处理方法。      

使用半石墨化阴极炭块时铝电解槽内衬温度分布计算

铝电解槽内衬温度分布的合理与否,直接关系到铝电解生产的操作指标及铝电解槽寿命的长短。使用半石墨化阴极炭块后,由于炭块的电阻率降低、导热系数增大,对电解槽温度分布有很大影响。本文用有限差分法计算了使用半石墨化阴极炭块及内树材料改进后的温度分布情况。计算结果表明,使用半石墨化阴极炭块后,炭块端部的保温显得更为重要,靠近槽壳铺—层硅酸钙保温板是行之有效的措施。     

焙烧启动方法对预焙铝电解槽槽寿命的影响

电解槽平均寿命短, 制约我国电解铝工业的迅速发展。铝电解槽寿命与铝电解槽槽型结构设计、筑炉工艺技术、材质、焙烧启动方法、生产管理技术等诸因素直接相关。分析了导致碳阴极破损的基本过程, 讨论了焙烧启动方法及其对预焙铝电解槽寿命的影响。指出理想的预热焙烧启动方法应该是热冲击小、温度梯度不大、膨胀应力小、可尽量避免阴极碳内衬破损的方法, 现行的预热焙烧启动方法中火焰预热焙烧启动法较为理想。国内TiB₂ 涂层技术研究开展了10 多年, 如果该技术应用于阴极碳内衬处理,并能与火焰焙烧启动法结合起来, 将会使预热焙烧方法更趋理想。