鋁電解金屬陶瓷惰性陽極氣體及電解質(zhì)流場仿真

鋁電解金屬陶瓷惰性陽極氣體及電解質(zhì)流場仿真張紅亮，王志剛，李劼，賴延清【摘 要】 采用有限體積法仿真計(jì)算惰性陽極氣體運(yùn)動及其帶動下的電解質(zhì)流動， 并研究工藝及結(jié)構(gòu)參數(shù)對陽極氣體和電解質(zhì)流場的影響。研究結(jié)果表明：電解 質(zhì)沿陽極中心呈對稱循環(huán)流動，距離陽極氣體越近，電解質(zhì)流速越大；氣體流 速隨氣泡直徑的增大而增加，電解質(zhì)流速先下降后增加，氣泡直徑控制在 3 mm 為宜；若電流、電解溫度和陽極浸入電解質(zhì)深度增加，則氣體的平均流速 降低，電解質(zhì)平均流速增加，應(yīng)適當(dāng)降低電流、電解溫度和陽極浸入電解質(zhì)深 度；極距增加，則氣體平均流速增加，電解質(zhì)平均流速降低，可適當(dāng)增加極距； 陽極結(jié)構(gòu)本身對流場結(jié)果有一定影響，若陽極半徑增加，則氣體的平均流速增加，電解質(zhì)平均流速降低，合理的陽極倒角半徑為3540 mm。【期刊名稱】 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)【年(卷),期】2010(041)004【總頁數(shù)】 7【關(guān)鍵詞】 鋁電解；惰性陽極；陽極氣體；電解質(zhì)；流場仿真 熔鹽電解法生產(chǎn)鋁是目前工業(yè)煉鋁的唯一方法，電解槽通常采用碳素陽極和陰 極，電解槽通入強(qiáng)大的直流電，在陰極析出金屬鋁，在陽極生成 CO2 和 CO 氣 體。在電解過程中，碳素陽極直接參與化學(xué)反應(yīng)，因而不斷消耗，需要定時(shí)更 換陽極來維持電解生產(chǎn)，由此產(chǎn)生了一系列的問題： (1) 優(yōu)質(zhì)碳消耗量大，需要 配備龐大的碳素陽極生產(chǎn)工廠，增加了生產(chǎn)成本； (2) 陽極需經(jīng)常更換，增加了 勞動強(qiáng)度； (3) 極距不穩(wěn)定，需要復(fù)雜的機(jī)械裝置來調(diào)整極距； (4) 電解反應(yīng)產(chǎn) 生大量的溫室氣體 CO2 和少量的 CO 以及大量的致癌物質(zhì) CFn 等，給環(huán)境造