铝电解槽的结构改进与优化研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:jerryby001
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现在工业生产制备铝主要应用电解法,需要的主要设备就是铝电解槽,文章通过对国内外铝电解槽的研究,发现了传统电解槽在铝液流动稳定性、极间距、导热及磁场方面存在较大的问题,这些问题也导致了铝电解过程中电能效率相对较低,电能效率低造成了工业电解槽在电解过程中电能无谓的消耗,也激发了人们寻求新型铝电解槽和新的铝电解工艺以降低能耗的热情。铝电解槽节能降耗的手段有两种,一种是提高电流效率,另一种就是降低槽电压,降低极距。然而现有大型预焙铝电解槽电流效率最高已经达到95%以上,再通过各种手段提高电流效率以减少能耗,收效不会太大,或者得不偿失。而现有预焙槽极距一般在4cm以上,使槽电压也达到4.5V以上,这给降低极距和减少能耗提供了很大的空间。但是对于现有普通预焙槽,极距降低就会影响到电解槽的热平衡,另外即使在热平衡允许范围内极距也不能降低太大,主要是因为极距降低过大则容易引起电场,磁场的变化,从而影响电解的稳定性。因此为了能够有效降低铝电解槽极距,降低能耗,就需要对现有电解槽结构进行改进,采用新型电解槽结构。近几年国内外也对铝电解槽的结构也提出了新的设计模式。本文将重点阐述传统电解槽的优点与缺陷,以仿真模拟和对以往的工业设备的指标参数为基础,在电解槽的结构方面提出一些改进方案,设计出了一种新型双斜面电解槽,达到降低极间距,提高电流效率,减少能源消耗的目的。同时,本文也用以往电解槽的参数作为参照,通过实验验证了这种新型电解槽的可行性,并确定了电解槽的最低使用极距、平均槽电压以及最佳工作条件,最后得出结论:即新型电解槽在工业生产和实践活动中具有较为广阔的发展空间和应用前景。
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