通電方式對稀土熔鹽電解影響的數值模擬及分析

龔姚騰,呂招東,陳澤斌,逄啟壽,劉 勝,萬福興

(江西理工大學 機電工程學院,江西 贛州 341000)

國內稀土電解槽現如今在外觀、結構研究方面已較為成熟[1]。例如,文獻[2]對電解槽導電板單側分布梯度進行了分析,得到了單側導電板結構電解槽的最優分布；文獻[3]對電解槽保溫層厚度進行了研究,探究了保溫層結構對電解槽內各物理場的影響；文獻[4]對電解槽陰陽極極間距進行仿真模擬,得到了千安級電解槽的最優極間距。國外使用較為廣泛的電解槽是外集群式電極垂直布置的稀土電解槽,這是一種大型的電解槽,結構能耗低,電解效率高,但是成本較高[5]。前人還未對槽蓋板進行過相關的研究,電流是通過槽蓋板的導電模塊流入陽極,最后經由電解質熔鹽向陰極接地處流出,本次試驗就電解槽蓋板通電方式對電解效率的影響進行了相關仿真分析。通過改變某企業8 kA 電解槽蓋板的導電板數量和位置分布,模擬計算出不同情況下電解槽對應的電流密度、電勢分布以及溫度表現,并結合實際生產過程優化通電分布方式,為千安級電流的電解槽結構優化提供理論依據。

1 8 kA 稀土電解槽通電方式模型的建立

1.1 8 kA 稀土電解槽幾何結構的建立

模擬設計某企業8 kA 稀土電解槽各導電板的分布狀態如圖1 所示。通過仿真分析對比不同通電方式下電解槽內的各物理場參數,選擇最優通電方式。

圖1 6 種不同分布方式Fig.1 Six different distribution modes

1.2 8 kA 稀土電解槽模型假設

1)假設電解槽為絕緣體,同時不發生漏電現象；……