3kA稀土电解槽颗粒运动轨迹的数值模拟

对稀土电解槽内颗粒的运动轨迹进行模拟。对电解槽的流场采用欧拉方法进行模拟,在流场收敛后加入不同直径的颗粒,采用拉格朗日方法对颗粒的轨迹进行模拟。结果表明,颗粒均做弯曲向上的运动,到达电解槽溶液上表面,漂浮于液面上,粒径不同运动的轨迹和到达液面的时间也不相同。

60kA底部阴极稀土电解槽极距的模拟优化

以60kA底部阴极稀土电解槽为模型,利用CFD软件模拟极距分别为80、90、100、110和120mm时,阳极表面气体的运动速度和阴阳极之间气体的分布,并对模拟结果进行分析。结果表明,最佳极距为110mm。

60kA沉浸式稀土电解槽电场的数值模拟

通过计算设计开发新型60 kA沉浸式稀土电解槽的基本尺寸结构,并采用数值模拟软件建立了该电解槽的三维电场计算模型.对60～100 mm几种不同极距工况下电解槽电场分布情况进行模拟.通过对电场电压的分析可以发现最佳电极间距为70 mm,为该槽型的推广应用提供了理论基础.

槽形结构对10 kA稀土电解槽流场分布的影响

采用CFD软件FLUENT,建立了三维气-液两相流动模型,对某稀土金属公司现场使用的10 kA方形和圆形两种结构的稀土钕电解槽内部流场进行数值模拟,得到了这两种不同结构电解槽中的熔盐上表面流场分布和槽内各纵切面上的流场分布。通过比较分析可知,采用圆形结构较方形结构能使得其中的熔盐具有更好的循环流动,流场分布更加均匀,并且在相邻阳极片之间圆形槽的熔盐会较方形槽熔盐具有较小流速,故对石墨阳极的冲刷腐蚀影响小,有利于减少石墨阳极的更换次数,便于保障稀土金属电解生产的稳定性,故推荐稀土电解槽优先采用圆形槽结构。

万安级稀土电解槽阳极结构优化

稀土电解槽阳极存在有效寿命短、残余阳极浪费量大和阳极成本占比高等不足,且随着阳极消耗,槽内各物理场分布会受到影响,导致电解槽电解效率降低.针对上述问题,以万安级电解槽为研究对象,仿真模拟阳极消耗过程中槽内电热场分布和阳极结构的变化情况;分析阳极消耗对槽内电热场分布影响,得到阳极消耗规律、槽内三维电热场变化规律.提出两种阳极加厚的倾斜角优化方式,取阳极优化角度在0°至10°范围之间变化,建立阳极结构优化后电解槽的电热耦合模型.观察槽内电热场随优化角度的变化,分析结构优化与槽内电热场分布的关系.仿真结果表明:优化阳极结构的阳极有效使用时间大幅提升,较未优化前最高可以延长43%,降低了阳极更换频率,缓解了因频繁更换阳极导致槽内温度降低影响电解效率的问题;同时残余阳极浪费也有所减少,较未优化前浪费比例最高减少14个百分点.

60kA底部阴极稀土电解槽电场数值模拟

以60kA底部阴极电解槽为研究对象,利用有限元软件建立了稀土电解槽的三维电场数学模型,对90、100、110、120mm几种不同极距工况下稀土电解槽电场分布情况进行模拟,并对模拟结果进行了分析;结果表明100mm为最佳极间距。

稀土电解槽石墨阳极的研究

从实际生产所用的3kA稀土电解槽石墨阳极进行采样,采用多孔介质模型模拟不同插入深度和阳极内径对电解过程的影响,并综合分析石墨阳极在槽体内部对电解过程的影响。

稀土电解过程中氧化钕颗粒在不同工况下运动轨迹分析研究

借助3kA稀土电解槽,通过搭建稀土电解槽电解过程的流场分布模型和DPM离散相模型,仿真模拟了氧化钕的下料,通过改变电极插入的深度来探究颗粒的运动过程。研究发现:当临界粒径处于合理范围内时,随电极插入深度的增大,氧化钕颗粒临界粒径也相应增大,颗粒的运动距离也会相应增大,但在这个范围内颗粒的运动轨迹相似。当电极插入深度为220mm、且控制临界粒径为0.8mm,最有利于电解的进行,且此时为控制结瘤物的生成的最优条件;同时,还发现在两电极中间位置下料最佳。进行此研究可为电解槽内减少杂质形成提供很好建议,进而为控制结瘤提供理论指导和技术帮助。

阳极壁面向下倾斜对气泡影响的研究

以3kA钕电解槽为研究对象、相似理论为基础,建立了稀土电解过程的水模型物理试验平台,分别对几种不同阳极壁面倾斜角度工况下单气泡的生长过程进行试验,分析了电解过程中气泡脱离时间、气泡直径、滑移距离等参数的变化情况。结果表明,阳极壁面倾斜角度越大,气泡脱离时最大直径越大,脱离所需时间和滑移距离越大,越易造成阳极效应。