大型铝电解槽强化电流条件下槽帮形成规律的研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2012.06.009大型铝电解槽强化电流条件下槽帮形成规律的研究王维1，薛济来1，朱骏1，刘翘楚1，刘康1，牛庆仁2，何华2，韩立国2，王延庆2，张成浩2（1.北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083；2.中电投宁夏青铜峡能源铝业集团有限公司，银川750002）摘要：以350kA铝电解槽为研究对象，现场测定了运行中槽帮厚度及温度分布，并在考虑化学反应热效应的情况下，运用有限元方法对温度场、强化前后炉膛形状分别进行模拟，分析了阴极材质对电解质凝固等温线和槽帮厚度以及操作参数对石墨化阴极强化电流后炉膛形状的影响规律

2、。结果表明，模型估计值与现场测量值相当吻合，所用模型方法有助于强化槽电流、实现运行参数的优化。关键词：350kA铝电解槽；化学反应；槽帮；石墨化程度；强化电流中图分类号：TF821文献标识码：A文章编号：1007-7545（2012）06-0000-00StudyonLedgeFormingunderConditionsofIncreasedHighAmperageAluminumReductionCellWANGWei1,XUEJi-lai1,ZHUJun1,LIUQiao-chu1,LIUKang1,NIUQing-ren2,HEHua2,HANLi-guo2,WANGYa

3、n-qing2,ZHANGCheng-hao2（1.SchoolofMetallurgicalandEcologicalEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China;2.NingxiaQingtongxiaEnergyAluminiumGroup,ChinaPowerInvestmentCorporation,Yinchuan750002,China）Abstract:Theledgethicknessandtemperaturedistributionweremeasuredon

4、sitewith350kAaluminumcellsastheresearchobject.Theledgeshapeandtemperaturefieldbeforeandaftercurrentreinforcementwasnumericalsimulatedbyfiniteelementmethodwithaccountofchemicalreactions.Theeffectsofcathodematerialsontheledgethicknessandfreezeliquidusisothermsandtheoperationparametersontheledg

5、eshapeaftercurrentreinforcementofthecellwithgraphitizedcathodeswereanalyzed.Theresultsshowthatthesimulationresultcoincideswiththeindustrialdataconsiderably,andthemodelcanbeusedtoreinforcecurrent,assesscathodematerialsandoptimizetheoperationparameters.Keywords:350kAaluminumcell;chemicalreacti

6、on;ledge;degreeofgraphitization;currentreinforcement规整炉膛对强化电流生产中减少电解槽热损失、提高电流效率和生产率有着重要作用[1]。强化电解槽电流可提高现有单槽产能，是较小的技改投入实现铝厂增产节能的一种有效方式[2-3]。数值模拟方法随着计算机和工程软件功能的不断提高，已深入运用到有关电热场分析研究和工程应用中，所获结果对优化槽启动和运行参数、形成规整炉膛内形和槽帮[4]等都有指导意义。近年来，先进大型槽的一个重要趋势是采用石墨化或高石墨质阴极，通过强化电流挖掘电解槽的增产节能潜力[5]。因而对槽内化学反应过程及其全程调控

7、亦提出了更高、更精确的要求。尽管用电解槽强化电流增产、降耗已有不少研究结果[6]，但有关大型石墨化阴极电解槽强化电流后各操作参数对规整炉膛的影响规律及运行过程中如何协调发挥其优越性还缺乏相关数据支撑。本文把槽帮厚度的现场测量和模拟分析相结合，研究了各操作参数对石墨化阴极电解槽强化电流后形成槽帮的影响，在考虑化学反应热效应的条件下，研究阴极材质对槽帮厚度的影响规律，并为大型铝电解槽强化槽电流和操作参数调控优化提供参考数据。1研究方法1.1电解槽槽帮测试方法将水平仪放置在测定棒上，插入电解槽内，