使用半石墨化阴极炭块时铝电解槽内衬温度分布计算

铝电解槽内衬温度分布的合理与否，直接关系到铝电解生产的操作指标及铝电解槽寿命的长短。使用半石墨化阴极炭块后，由于炭块的电阻率降低、导热系数增大，对电解槽温度分布有很大影响。本文用有限差分法计算了使用半石墨化阴极炭块及内树材料改进后的温度分布情况。计算结果表明，使用半石墨化阴极炭块后，炭块端部的保温显得更为重要，靠近槽壳铺—层硅酸钙保温板是行之有效的措施。

半石墨化阴极炭块在铝电解槽上的应用

山西碳素广和东北工学院联合研制的半石墨化阴极炭块在青铜峡铝厂80kA上插阳极电解槽上试用,经过20个月的测量,两台试验槽平均节电153kW·h/t·A1,电流效率提高1.19%,炉底电压降低56.5mV。分析了试验槽底衬结构及其节电原因,指出了应用半石墨化阴极炭块时应注意的几个问题。

2018年度国家自然科学基金委员会化学科学部五处科学基金项目申请和评审工作综述

2018年国家自然科学基金委员会新一届党组提出了新时代科学基金资助导向,制定了一系列卓有成效的改革方案。化学科学部积极推进基金管理事业的改革和发展,优化学科布局,全面启用新代码体系,2018年申请数量稳中有升,各学科申请数分布较为合理,初步实现了学科重组和代码调整的初衷。2018年,国家自然科学基金委员会化学科学部五处(下文简称化学五处)的各类基金申请、受理和评审均按照计划有序完成,现将2018年度的基金项目申请与资助情况总结如下。

2020年度国家自然科学基金委员会“化学工程与工业化学”科学基金项目申请和评审工作综述

分类总结了2020年度国家自然科学基金委员会“化学工程与工业化学”科学基金面上、青年和地区三大类及杰青、优青、重点、联合基金、重大项目和重大研究计划等项目的受理和评审情况,以及各申请代码、各依托单位申请和获批情况。以详实的数据进行分析,说明各类项目评审进展顺利,圆满完成了各项任务。文章最后展望了2021年度基金资助和项目申请注意事项,以期为科研工作者提供参考。

用蒽油作稀释剂的冷捣糊性能

铝电解槽底部炭块的接缝部位是铝电解槽内衬中最薄弱的地方,底糊质量的好坏直接关系到铝电解槽的寿命。与热捣糊相比,冷捣糊有许多优点。本文在实验室条件下,制取了用蒽油一煤沥青作粘结剂的冷捣糊试样,测定了其性能。通过碳化率的测定及其与热捣糊性能的对比,得出了结论。

2019年度国家自然科学基金委员会化学科学部化学科学五处科学基金项目申请和评审工作综述

2019年是国家自然科学基金委员会(下文简称基金委)贯彻党中央、国务院决策部署,深化科学基金改革的攻坚之年。在基金委的统一领导下,化学科学部围绕着"明确资助导向、完善评审机制、优化学科布局"三大重点基金委改革任务,率先在全学科开展了将申请项目按科学属性分类评审等相关试点工作。化学科学五处(下文简称化学五处)负责管理化学工程与工业化学学科(申请代码B08),2019年度的各类基金申请、受理和评审均按照计划有序完成。现将2019年度的基金项目申请与资助情况总结如下。

非线性科学在矿山灾害及控制研究中的应用——国家自然科学基金矿业学科资助项目分析

回顾国家自然科学基金委员会工程与材料科学部工程科学一处近6a资助非线性科学在矿山灾害与控制中应用项目的基本情况,该类基金资助项目的主要研究内容为岩体结构稳定性分析、灾害预测预报、灾害系统协同演化和煤、岩体结构分形。依据非线性系统科学基本观点,探讨矿山灾害的非线性性质、非线性演化全过程以及描述和求解方法等方面的研究趋势。

重视矿物资源与矿物材料的研究为经济建设服务

合理地开发和利用矿产资源，是21世纪我国可持续发展战略中的重要任务。本文通过分析我国矿产资源的特点，指出应重视资源与矿物材料的研究，通过产业界，学术界和官方的密切结合，制定具有前瞻性，衫和性和高效的研究计划，以科技为先导，充分运用科学技术，有重点地围绕市场需求，开发科技含量高，经济效益，社会效益显著的产品。应增加研究开发资金的投入，完善研究开发,创造良好的科研环境，同时采取有力措施加快技术成果的转化过程，以提高技术利用的效率和效益，并使研究经费的扩充呈现良性循环。

阴极炭块在铝电解槽中的变形计算

阴极炭块砌筑于铝电解槽的底部,在电解槽焙烧—启动及正常的生产过程中,阴极炭块在温度梯度,电解质及钠浓度梯度和各种力的作用下发生变形,对铝电解生产操作和电解槽寿命产生很大影响。分析计算阴极炭块在铝电解槽中的变形情况对铝生产及电解槽设计都有很重要的意义。本文用有限单元法计算了阴极炭块的变形情况,并考虑了钠渗透的作用。计算结果表明,在有钠浓度梯度存在的情况下,阴极炭块的上表面膨胀最大,在端部强约束的情况下,阴极炭块组将发生上拱或表面脱层。

容重法确定铝槽阴极炭块的粒度组成

干料的粒度组成对阴极炭块的性质有着重要的影响。本文用正交表按排了两批试验,在室温下测定了不同颗粒配比干料的容重。通过对测定结果的极差分析,得出了较为密实的干料粒度组成,可供工业生产和试验参考。

铝电解槽阴极炭块热应力分布计算

由于阳极是消耗性的,就电解槽寿命而言,阳极部分的问题很少,一般所谈到的影响电解槽寿命的问题都是发生在阴极部分,除材料的影响外,阴极结构的设计是影响槽寿命的一个重要因素。其中,阴极炭块的质量和焙烧操作是最为重要的。由于阴极结构破坏的最终原因是应力造成的,在焙烧起动初期,热应力是造成裂纹扩展的主要原因,因此对电解槽阴极炭块热应力分布进行计算是很有意义的。本文用有限单元法计算了阴极炭块的热应力分布情况,指出了热应力集中在炭块燕尾槽角部。

石油焦对铝电解槽阴极碳块性能的影响

通过测定不同热处理温度下添加石油焦后阴极碳块的常规性能,指出热处理温度高时,阴极碳块中添加石油焦对提高性能有利。热处理温度在1900℃左右时,石油焦添加量有最佳值存在,其最佳值在15～18％之间。

铝电解槽用碳结合耐火材料的实验室探讨

本文讨论了碳结合耐火材料在铝电解槽底应用的可能性,并在实验室内考察了炭含量和粘结剂含量对耐火材料性能的影响。在所考察的粒度范围内,炭含量和粘结剂含量就焙烧后试样的体积密度而言都有极值存在。炭含量、粘结剂含量愈高,试样的比电阻愈低。较合适的粘结剂含量在10％左右,而炭含量在10～40％之间。

半石墨化阴极碳块推广中的几个问题

半石墨化阴极碳块具有比电阻低、抗钠侵蚀性能好等优点,但也不是尽善尽美,如果使用不当会影响其优越性的发挥,使收益降低,有的甚至会造成停槽。本文讨论了山西碳素厂和东北工学院在“七五”间联合研制的半石墨化阴极炭块的主要性能,指出了推广使用中应注意的几个问题。文章还讨论了用户所关心的几个理论性问题。

半石墨化阴极碳块性能测试

本文简要讨论了半石墨化阴极碳块的优点及其应用于铝电解槽时与普通无烟煤基阴极碳块的不同,测定了由山西碳素厂和东北工学院联合研制的半石墨化阴极碳块的主要性能,並与国内外几种阴极碳块作了对比。实验室测试结果表明,半石墨化阴极碳块抗钠侵蚀能力强,比电阻低,抗热震性能良好。在电解温度下,半石墨化阴极碳块的导热系数与普通阴极碳块相比相差达7倍之,宝温比电阻也只是普通块的1/2～1/4。新型半石墨化阴极碳块的推广和使用对于提高我国铝厂的经济效益有着重要的意义。

用电解膨胀率评价在阴极碳块中使用石油焦和沥青焦

一般认为应把槽寿命作为评价阴极碳块的重要指标,然而影响槽寿命的因素太多,现在主要用抗钠、导电导热性抗热震、强度、耐磨性来考查生产碳块。电解膨胀率能反映实际电解过程中钠及电解质引起的碳块损坏,是很重要的指标之一。本文通过测定一些阴极碳块的电解膨胀率,指出在阴极碳块中使用石油焦和沥青焦的性能主要取决于碳块的最终热处理温变。温度与石油焦和沥青焦(混合焦)量两因素间交互作用十分明显。

SiC对侧部碳块性能的影响

侧部炭块的损坏是铝电解槽特别是大型铝电解槽停槽的主要原因之一。铝电解槽工艺技术的进步要求侧部材料作相应的改进,特别是中部下料的大型预焙阳极电解槽。铝电解措侧部的特殊环境使得碳化硅材料成为较理想的侧部材料。但是,无论是反应烧结的还是氮化硅结合的碳化硅材料,生产成拳都很高,难以大规模推广应用。本文通过对普通侧块原料配方的改变,测定不同碳化硅含量时侧块的主要性能,探讨了以煤沥青作粘结剂时,碳化硅材料在工业上应用的可能性。

国家自然科学基金资助采动损害与控制类项目分析

回顾了国家自然科学基金委员会工程与材料科学部工程科学一处近六年资助采动损害与控制项目的基本情况。基金资助采动损害与控制类项目的主要内容为岩石破坏基本性质研究、采动损害机理研究、采动损害非线性动态力学模型研究、采动损害与控制预测预报研究、采动损害治理与控制基础研究。并介绍了此类项目的主要研究内容。

三论数字矿山——借力物联网保障矿山安全与智能采矿

在简要总结我国数字矿山建设成效的基础上,梳理了数字矿山内涵及其不同理解,讨论了自动采矿、遥控采矿、矿山物联网、感知矿山、智能采矿等相关概念及其与数字矿山的联系。结合采矿科技进步,采用数字化、信息化与自动化3条主线对数字矿山等概念进行了矩阵描述。指出:数字化、信息化、自动化是智能采矿的3项关键技术,数字化与信息化相辅相成,共同支撑矿山自动化;数字矿山是感知矿山与智能采矿的基础,感知矿山是智能采矿的保障。以当前煤矿安全避险六大系统建设和金属矿无人采矿系统技术发展为例,明确了数字矿山借力物联网的新任务。并面向矿山安全与智能采矿,分析提出了"十二五"期间数字矿山的5个主攻方向,即数字矿山集成平台、采矿模拟仿真系统、露天矿全自动化系统、井下定位与导航技术、采场环境智能感知技术。

数字矿山与我国矿山未来发展

空间信息技术、数字信息技术和自动化、智能化技术飞速发展,给传统采矿业带来了前所未有的改造机遇和发展挑战。近年,国际上发达采矿国家已纷纷利用数字信息技术来改造和提升其采矿业,不仅变革了传统矿业沿袭百年的生产工艺和组织管理模式,而且极大地提高了矿山企业的生产效率和安全水平。本文结合中国科协第86次青年科学家论坛成果,介绍数字矿山概念与框架、数字矿山核心理论与关键技术以及数字矿山战略实施对策与方案,希望籍此促进我国数字矿山研究与建设的健康有序发展。