張坤

摘 要：在鋁電解槽中進(jìn)行鋁電解操作，會(huì)產(chǎn)生一定的能耗，而在這個(gè)過程中，氧化鋁由于周期性下料會(huì)產(chǎn)生平衡被破壞的問題，需要技術(shù)人員針對(duì)其電解質(zhì)濃度和熱場瞬態(tài)模型進(jìn)行集中管控，從而提高研究效果。本文從鋁電解過程分析，對(duì)鋁電解槽熱場計(jì)算模型進(jìn)行了簡要分析，并著重闡釋了鋁電解槽下料過程對(duì)點(diǎn)解之溫度場的影響，旨在為技術(shù)研究人員提供有價(jià)值的參考建議。

關(guān)鍵詞：鋁電解槽；下料；電解質(zhì)；溫度場；影響

一、鋁電解全過程分析

鋁電解過程是一個(gè)十分高能耗的工業(yè)過程，不僅僅需要技術(shù)人員在實(shí)際工作過程中給予其有效的認(rèn)知，也要針對(duì)氧化鋁電解過程中能耗問題進(jìn)行有效處理，確保電流生成熱量能有效維系電解溫度，確保極性熱量符合實(shí)際需求。技術(shù)人員在研究過程中，要著重關(guān)注電解質(zhì)溫度場，只有保證鋁電解溫度適中，才能一定程度上保障電流效率，從根本上提高工程項(xiàng)目的有效性。另外，鋁電解質(zhì)問題的升高還是降低，都需要技術(shù)人員在管理層級(jí)上進(jìn)行進(jìn)一步處理。電解質(zhì)每降低10攝氏度，電力的整體運(yùn)行效率就會(huì)上升1%到1.5%之間。因此，需要技術(shù)人員針對(duì)氧化鋁的實(shí)際顆粒對(duì)流動(dòng)電解質(zhì)進(jìn)行全面分析和解構(gòu)，若是溫度加熱到950攝氏度左右，技術(shù)人員就要利用相應(yīng)技術(shù)運(yùn)用后電解質(zhì)顆粒流動(dòng)能使內(nèi)部保持平衡。

二、鋁電解槽電解質(zhì)濃度和熱場計(jì)算模型

（一）鋁電解槽下料中電解質(zhì)濃度和熱場簡化模型

鋁電解槽在實(shí)際應(yīng)用和運(yùn)行過程中，內(nèi)部熔體的流動(dòng)以及氧化鋁的擴(kuò)散過程非常復(fù)雜，需要技術(shù)人員給予必要重視，并且，擴(kuò)散過程會(huì)受到諸多因素的影響，需要對(duì)其進(jìn)行有效的計(jì)算簡化模型，才能得出相應(yīng)的結(jié)論。第一，在鋁電解槽中，可以將電解質(zhì)看作是冰晶石以及氧化鋁兩種物質(zhì)的組分的均相結(jié)構(gòu)，且具有不可壓縮的流體性質(zhì)。另外，正是基于其特殊的性質(zhì)，導(dǎo)致其魯棒形狀較為固定。第二，在鋁電解槽內(nèi)，整體熱場簡化模型的陽極底掌較為平整。第三，由于鋁電解槽內(nèi)最關(guān)鍵的就是電解質(zhì)物質(zhì)，因此，在進(jìn)行簡化模型建立的過程中，依據(jù)電解質(zhì)層物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，適當(dāng)?shù)暮雎凿X液層結(jié)構(gòu)參數(shù)。第四，技術(shù)人員要對(duì)陽極氣體進(jìn)行集中分析，將其視為直徑固定的氣態(tài)顆粒物質(zhì)，且整體氣態(tài)顆粒中氣泡的直降視為6毫米左右。

（二）鋁電解槽下料中氧化鋁消耗以及下料模型

在對(duì)鋁電解槽進(jìn)行分析的過程中，技術(shù)人員也要對(duì)氧化鋁消耗模型進(jìn)行綜合分析，確保整體管控結(jié)構(gòu)和處理參數(shù)符合實(shí)際需求。第一，根據(jù)實(shí)際情況建立氧化鋁消耗模型，主要是依據(jù)法拉第定律以及氧化鋁電解方程，對(duì)其物質(zhì)的能量消耗進(jìn)行集中的數(shù)據(jù)化表達(dá)。在分析過程中，我們不難發(fā)現(xiàn)氧化鋁作為電解質(zhì)在實(shí)際反應(yīng)過程中，局部消耗速率和電流的密度分布息息相關(guān)，并且需要借助相應(yīng)的算式能有效判斷。正是基于此，需要在電磁場模型中對(duì)底面的電流密度分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行深度分析和解構(gòu)，再根據(jù)消耗量和物料平衡要求對(duì)氧化鋁的下料量進(jìn)行集中評(píng)估。第二，氧化鋁的下料模型。在制作基本模型的過程中，技術(shù)人員要首先形成一個(gè)料堆漂浮在電解質(zhì)表層結(jié)構(gòu)，確保其能實(shí)現(xiàn)有效的反應(yīng)環(huán)境。然后，要對(duì)陽極氣泡進(jìn)行集中的擊碎和攪動(dòng)，只有保證整體結(jié)構(gòu)有序推進(jìn)，才能提升分散并沒入電解質(zhì)的效率，進(jìn)一步優(yōu)化管理和有效性。只有保證這樣，才能在氧化鋁進(jìn)入電解質(zhì)后有一定的時(shí)間和空間產(chǎn)生滯后性，氧化鋁溶入電解質(zhì)的時(shí)間約為10秒。

（三）鋁電解槽下料中物理模型

除了建構(gòu)熱場模型外，也要結(jié)合基本結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)創(chuàng)設(shè)物理模型，有效劃分結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，確保在陽極間縫和中縫位置進(jìn)行局部加密，提升其整體質(zhì)量和數(shù)量參數(shù)。

三、鋁電解槽下料過程對(duì)電解質(zhì)溫度場的影響

在實(shí)驗(yàn)研究過程中，能實(shí)現(xiàn)氧化鋁顆粒添加定量化，從一定程度上分析電解質(zhì)內(nèi)部溫度的變化結(jié)構(gòu)。結(jié)合數(shù)據(jù)以及實(shí)際運(yùn)行情況，能得出結(jié)論，本文模型計(jì)算得到的氧化鋁濃度呈現(xiàn)出很好的周期性穩(wěn)定變化，同時(shí)，技術(shù)人員要集中計(jì)算氧化鋁的實(shí)際濃度分布系數(shù)，確保整體管理結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)化參數(shù)符合預(yù)期。只有保證計(jì)算過程符合實(shí)際，并且具有較高的計(jì)算精度。只有提升整體管理結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)參數(shù)的穩(wěn)定性，才能綜合分析氧化鋁下料過程，電解質(zhì)溫度場的影響也會(huì)有更優(yōu)化的精度。

在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析的過程中，技術(shù)人員要保證溫度控制在10攝氏度左右，需要在下料期間保證最小溫度控制在10攝氏度以下，需要對(duì)電解質(zhì)的表面區(qū)域進(jìn)行集中處理，然后借助有效措施提高設(shè)備有效性，盡量將整體溫度結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為正常溫度。技術(shù)人員也要對(duì)極距層電解質(zhì)溫度場進(jìn)行集中分析，確保電解槽正常運(yùn)行。特別要注意的是，在極距層溫度控制在5攝氏度左右時(shí)，按照正常范圍進(jìn)行計(jì)算和管理，不會(huì)影響電解槽常規(guī)化運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 詹水清，李茂，周孑民等.鋁電解槽熔體內(nèi)氧化鋁濃度分布的數(shù)值模擬[J].中國有色金屬學(xué)報(bào)，2014，14（10）：2658-2667.

[2] 丁培林，王恒，黃俊等.鋁電解槽下料過程對(duì)電解質(zhì)溫度場的影響[J].中國有色金屬學(xué)報(bào)，2016，26（02）：430-438.