稀土电解槽电化学三维时变流场数值模拟

目前对电解槽流场分析建立在气体或金属溶体定量单一流动的假设上,为更真实地表现电解槽在电解过程的流场变化,利用ANSYS Fluent软件对稀土电解槽进行电化学三维时变流场数值模拟研究。以加料镨钕氧化物时刻为初始时间的12 min槽内电化学瞬态三维模拟分析。仿真结果与生产实际相符。得出流场主要流动方式为阳极内侧区域生成气体向上流动,流速常居于最大值;阴极区域生成金属溶体向下流动,流速次之;阳极与阴极之间区域以此形成纵向涡流,流速小于前两者;阳极外侧区域为流动死区,流速最小,坩埚收集区域整体趋于稳定,流速远小于阳极内侧及阴极区域;电解至10 min镨钕氧化物被消耗殆尽,流场速度逐渐减小。

8 kA稀土电解槽电磁搅拌数值模拟

稀土电解槽内流场速度不稳定,阳极外侧流动过于缓慢,不利于电解反应的充分进行和电解效率的提高。现有研究表明可通过外加磁场对电解质进行搅拌以控制稀土电解槽内的流动情况。对8 kA稀土电解槽进行电磁搅拌模拟,设计在电解质外侧和底部安装不同安匝数铜线圈,然后利用Ansoft Maxwell以及Ansys Fluent软件对电解质部分生成的磁场以及电磁搅拌下的流场进行有限元模拟分析,得到以下主要结论:侧面下方增设线圈在一定安匝数下无法产生电磁搅拌力;侧面上方增设线圈为正弦波,所需线圈安匝数小于底部,而且流场稳定性也更好;底部增设线圈所需安匝数远大于侧面上方,且相比侧面上方位置电磁搅拌的槽内流动情况更为复杂混乱。

稀土电解槽阳极腐蚀消耗规律研究

针对稀土电解槽阳极腐蚀消耗速率快、有效使用时间缩短、残余浪费量大等问题,以8 kA稀土电解槽为研究对象,分析不同时刻阳极电解腐蚀下的变化特征及阳极更换顺序对其腐蚀消耗的影响,以阳极及其不同更换顺序进行电解腐蚀模拟仿真分析,结合实际生产过程阳极腐蚀情况进行对比,找出阳极的腐蚀规律及改善阳极更换顺序。结果表明:阳极腐蚀消耗结果与实际生产中阳极的消耗情况基本吻合,说明在稀土电解槽的电解过程中,阳极上端和下端厚度消耗前期均快于后期,且下端消耗大于上端,液面下端阳极长度消耗则后期快于前期,同时验证了采用阳极对角更换顺序可以有效提高阳极的利用率和延长阳极的更换周期。