铝电解病槽成因及防治方法研究

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1、·18·设计与研究树2010年第1期总第37卷铝电解病槽成因及防治方法研究王珊，严军，陈明彪，高德东(青海大学机械系，青海西宁810016)摘要：综述了铝电解过程中病槽产生原因，将病槽划分为热量平衡破坏性和物料平衡破坏性两种。研究了能量平衡控制模型在物料平衡中的应用；能量平衡控制模型通过调节槽电压、氟化铝和氧化铝添加量，在其它工艺技术条件保持不变情况下，控制铝电解槽能量。探讨了控制热量平衡的热电耦合数值有限元计算方法；在分析热电耦合机理的基础上，并建立了有限元模型。利用这两个模型能有效地预测铝电解槽热量

2、和物料的平衡情况，及时预防和处理病槽。关键字：铝电解；病槽；热平衡；能量平衡中图分类号：TQ151文献标识码：A文章编号：1006—0316(2010)01—0018—04Researchoncausesofformationandmethodsofpreventionofaluminumdiseasedcell，ANGShan，YANJun，CHENMing—biao，GAODe—dong(MechanicaldepartmentofQinghaiUniversity，Qinghai810016，Ch

3、ina)Abstract：Thereasonsofdiseasedcellarestudiedduringthealuminumreductionandthediseasedcellsareclassifiedintomaterial—des~oyedandthermal—destroyedcells．Theenergybalancecontrollingmodelcancontrolthematerialbalancestabilizationbyanalysisofcellvoltage，input

4、amountofaluminumfluorideandaluminawhenothertechnologicalconditionsareconstants．Thethermal—electriccouplingfiniteelementmodel，whichcontrolsthethermalbalanceduringaluminumreductionprocess，isproposedbasedontheanalysisofthermal—electriccouplingmechanisms．The

5、situationofmaterialandthermalbalancecanbepredictedeficientlyusingthetwomodelsandthediseasedcellsalsocanbepreventedandhandledintime．Keywords：aluminumreduction；diseasedcell；thermalbalance；energybalance在铝电解生产过程中，铝电解槽的寿命是影响l病槽产生原因及分类铝电解企业经济效益的一个重要指标。控制好电解槽的热

6、平衡和物料平衡有助于取得好的技术经济指病槽是在铝电解生产中电解槽赖以正常运行的标和保证电解槽稳定运行。但生产过程中，电解槽两大条件一热量平衡和物料平衡遭到破坏时的非正正常生产技术参数经常发生异常，即所谓的病槽]。常现象。病槽出现后，铝电解的各项技术条件无法病槽不但导致物料、电能等消耗增加，电解槽寿命正常保持，导致能耗、物料增加，寿命降低，影响降低，严重时停止工作。生产指标和成本。随着计算机技术的发展，数值计算方法越来越1．1病槽产生原因多地应用于铝电解生产过程中。国内外许多学者对铝电解槽热电耦合、电解质

7、流场和电解槽焙烧过程病槽产生的原因是物料平衡或热量平衡遭到破温度场等计算机模拟和仿真工作进行了研究[2-5]0本坏。电解槽热平衡和物料平衡不是相互独立的，而文在研究铝电解病槽成因和病槽防治方法的基础是相互关联，相互影响，相互转化的。上，探讨了能量控制技术和数值计算方法在预测电电解槽热量收入与支出不平衡时，使电解槽走解槽物料和热量平衡中的应用，以便及时有效地防向不同的行程。若槽内热收入小于热支出，电解槽走向冷行程。由于电解温度偏低，使电解质水平下治病槽出现。收稿日期：2009—09—02基金项目：清华大学

8、先进成形制造教育部重点实验室开放基金(2008003)作者简介：王珊(1983～)，女，河北保定人．学士，助教，主要研究方向为冶金工程、材料热处理。2010年第1期总第37卷设计与研究·19·降，电解质粘度增大，流动性差，颜色发红，火苗2能量平衡控制技术研究呈淡蓝紫色。温度降低导致电解质冷缩，使氧化铝铝电解生产中，通过调整电解槽的极距、氟化壳面厚而硬，后期使电解质结壳或形成沉淀，导致铝加入量来调整电解槽的热平衡；通过对氧化铝和滚铝或阳极多组