阳极涂层下铝电解槽温度场分布与工业实验研究

作     者：孙帅更 李茂 程本军 李贺松 侯文渊 SUN Shuaigeng;LI Mao;CHENG Benjun;LI Hesong;HOU Wenyuan

作者机构：中南大学能源科学与工程学院湖南长沙410083 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2020年第51卷第4期

页      面：872-881页

核心收录：

学科分类：080603[工学-有色金属冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

基　　金：国家高技术研究发展计划项目(2010AA065201) 中南大学研究生自由探索创新项目(502211908) 

主　　题：铝电解槽 炭阳极 阳极涂层 电-热场 电流路径 

摘      要：利用水流量平板法测定阳极涂层分别在820,870,920和1020℃时的高温热导率,使用X线衍射仪分析经高温烧结后阳极涂层的物相组成;基于ANSYS计算平台,以电流为400 kA的铝电解槽为计算模型进行研究,建立应用阳极涂层的铝电解槽电-热场耦合计算模型,准确追踪炉帮位置并分析涂层对铝电解槽温度场分布的影响。研究结果表明:涂层在820~1020℃时的热导率为0.2~0.4 W/(m·K),随温度升高而增大;应用阳极涂层的铝电解槽电-热场耦合计算模型后,熔体区槽壳平均温度下降11.3℃,主要原因是涂层使流经阳极侧部电解质中电流路发生改变,次要原因是炭渣量减少和电解质电阻率降低;阳极涂层的应用可以降低阳极毛耗,延长阳极使用寿命1 d;侧部温度槽壳的平均温度仿真结果与某铝厂实验结果基本一致。