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1、电解质过热度对铝电解槽物理场的影响第33卷第1期2005年1月湖南冶金HUNANMETALLURGYVo1.33NO.1January2005电解质过热度对铝电解槽物理场的影响裴海灵'周乃君,姜昌伟(中南大学能源与动力工程学院,湖南长沙410083)摘要: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
2、影响;但是随着电解质过热度的增加,铝液层电流密度减小,而铝液最大流速和平均流速将有所增大.关键词:电解质;过热度;铝电解槽;电场;磁场;流场中图分类号:TQ151.15文献标识码:A文章编号:1oo5—6084(2005)O1～12一o5THEINFLUENCEoFSUPERHEAToNTHREEFIELDoFALUMINUMREDUCTIoNCELLSPEIHai—ling,ZHOUNai—jun,JIANGChang—wei(SchoolofEnergyandPowerEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha41
3、0083,China)ABSTRACT:Thesuperheatofelectrolytehasstrongrelationshipwiththeformofthefreezeprofileinaluminumreductioncells,anditalsohasimportantinfluenceonTHREEFIELDofaluminumreductioncells.Inthispaper,basedon154kAaluminumreductioncellswithfoursiderisers,influenceofsuperheatonelectricfi
4、eld,magneticfieldandflowfieldofaluminumreductioncellshasbeenstudied.Theresultsindicatethatsuperheathaslittleinfluenceoncurrentdistributionofcathodeandanodeaswel1asaveragemagneticfield.Whenthesuperheatincreases,thecurrentdensityofmeltdecreasesandmaximalandaverageflowrateofmeltincrease
5、salittle.KEYWORDS:electrolyte;superheat;aluminumreductioncells;electricfield;magneticfield;flowfield.1前言电解质过热度即铝电解质温度与其初晶点温度的差值.保持适当的电解质过热度,能够维持槽能量平衡以及形成规整的槽膛内形,保护槽内衬,延长槽寿命;而良好的槽膛内形能够稳定生产,减小水平电流,提高电流效率[1].电解质过热度增加,势必造成炭耗增大,槽帮减薄,伸腿缩短;电解质过热度减小,槽帮增厚,伸腿变长.槽膛内形的变化又影响铝电解槽的电磁场分布,而电磁力是铝液运动的主
6、要推动力,决定着铝液流收稿日期;2OO4一O9—25作者简介:裴海灵(1979一),男,硕士研究生,主要从事热工设备仿真与优化研究.2005年第1期裴海灵等:电解质过热度对铝电解槽物理场的影响13动状态和铝液/电解质界面隆起高度,铝液流动反过来又影响着槽膛内形[2].对于电解质过热度与其它工艺参数如电解温度,电流效率及分子比等相互关系的研究,已做了很多工作.通过研究发现电解温度和电解质过热度受电解质成分,分子比,氟化铝加入量等许多因素影响.降低电解温度有两种基本途径:一是降低电解质过热度;二是降低电解初晶点温度.而降低电解质初晶点温度也有两种方法:加入低熔点氟化
7、盐,如LiF,MgF等;降低电解质分子比,即加入AIF.,并且发现分子比每降低0.1,则初晶点温度大约降低3～4℃[5],从工艺制度上研究电解质过热度对电解生产的影响,这对电解生产中提高电流效率,节约电耗产生重要的作用.但是对于电解质过热度对铝电解槽物理场及槽寿命的影响研究基本未见过报道.因此定量研究电解质过热度对铝电解槽物理场的影响对于延长槽寿命,降低生产成本具有重要的意义.本文以郑州龙祥铝业公司154kA侧部四点进电铝电解槽为研究对象,以商业软件ANSYS为开发平台,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,以期寻找出一个合适的电解质温度,以便
8、延长其槽寿命,降低生产成
