大型预焙铝电解槽异常槽况下的电场特性研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2016.08.004大型预焙铝电解槽异常槽况下的电场特性研究宗传鑫，张红亮，杨帅，李胡，吕晓军，田忠良，高康，关鹤楠(中南大学冶金与环境学院，长沙410083)摘要：以某420kA大型预焙铝电解槽为对象，利用ANSYS平台建立铝电解槽在界常槽况下的电场有限元模型,计算并分析了纶产过程中氧化铝沉淀和阳极更换过程对电场的影响。结果表明，大而积沉淀的产纶会明显改变原有的钢棒电流的分布特性，而区域分散沉淀和小而积沉淀对钢棒电流分布影响较小；随着换极位置的改变，电解质层电场、铝液水平电流密度及钢棒电流均呈现大幅变化。木研究可为沉淀诊断分析及阳

2、极更换制度的优化提供支撐。关键词：铝电解槽；异常槽况；电场中图分类号：TF821文献标志码：A文章编号：1007-7545(2016)08-0000-00StudyonCharacteristicofElectricFieldofModernLarge-scalePrebakedAluminumCellunderAbnormalConditionZONGChuan-xin,ZHANGhong-liang,YANGShuai,LIJie,LUXiao-jun,TIANZhong-liang,GAOKang,GUANHe-nan(SchoolofMetallurgyandEnvironment,

3、CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)Abstract：FEMofaluminumelectrolyticcellelectricfieldunderabnormalconditionwasbuiltbasedonANSYScommercialsoftwareplatformapplying420kAlarge-scaleprebakedanodealuminumreductioncellasobject.Theeffectsofsludgeandanodeexchangeonelectricfieldinrunningprocesswere

4、calculatedandanalyzed・Theresultsshowthatlarge-areasludgeformationchangestheoriginalsteelbarcuixentdistributioncharacteristicsobviously,butdispersiveandsmallprecipitationhaslittleinfluenceoncurrentdistributionofsteelbar.Electricfieldofelectrolytelayer,averagecurrentdensityofliquidaluminumlayer,andst

5、eelbarcurrentchangesharplywithchangeofanodechangepositions・Thisresearchcanbefundamentalforprecipitationdiagnosticanalysisandanodeexchangesystemoptimization.Keywords：aluminumcell;abnonnalcondition;electricfield近年来，我国铝电解工业实现了跨越式发展，但节能仍然是企业最关注的主题。在实际生产中，当电解槽工艺技术条件中某个或某些偏离了止常范围时，均可以视为槽况杲常，而槽内沉淀、阳极更换是不可

6、避免且对电解过程干扰极为常见的界常槽况，在一定程度上影响着电解槽的稳定运行〔3。电解过程中形成氧化铝沉淀，容易导致阴极块受到侵蚀，甚至破坏电解槽内的热平衡H。此外，换极过程对于电解槽的电场造成长时间的影响，妨碍电解的稳定生产、增加能耗电场作为铝电解槽内其他所有物理场产生的根源，当前对电解槽槽内沉淀和阳极更换的研究主耍集中在沉淀形成与预防、换极制度等上面［7-1，］,对槽内沉淀和阳极更换对电解槽物理场的显著影响缺乏研究。因此，获悉并运用电解槽内沉淀和阳极更换与电场Z间的影响规律对于改善电解槽高效稳定运行能力尤为重要。本文首先分析某420kA大型预焙铝电解槽的沉淀类型与换极制度，进而在ANSYS

7、平台上建立了界常槽况卜•的铝电解槽电场有限元模型，并计算实际生产过程中，当电解槽处于各类型沉淀及阳极更换时的电场，最后总结沉淀类型和阳极更换过程对电场的影响规律。1异常槽况下的电场模型1.1控制方程木文计算过程中，电场视为稳态场，场量不受吋间限制，因此本文模型的导电微分方程可以用拉普拉斯方程表示：收稿日期：2016-03-08基金项目：国家自然科学基金资助项目(51574289,61533020,613210