铝电解槽下料过程对电解质温度场的影响

张坤

摘 要：在铝电解槽中进行铝电解操作，会产生一定的能耗，而在这个过程中，氧化铝由于周期性下料会产生平衡被破坏的问题，需要技术人员针对其电解质浓度和热场瞬态模型进行集中管控，从而提高研究效果。本文从铝电解过程分析，对铝电解槽热场计算模型进行了简要分析，并着重阐释了铝电解槽下料过程对点解之温度场的影响，旨在为技术研究人员提供有价值的参考建议。

关键词：铝电解槽；下料；电解质；温度场；影响

一、铝电解全过程分析

铝电解过程是一个十分高能耗的工业过程，不仅仅需要技术人员在实际工作过程中给予其有效的认知，也要针对氧化铝电解过程中能耗问题进行有效处理，确保电流生成热量能有效维系电解温度，确保极性热量符合实际需求。技术人员在研究过程中，要着重关注电解质温度场，只有保证铝电解温度适中，才能一定程度上保障电流效率，从根本上提高工程项目的有效性。另外，铝电解质问题的升高还是降低，都需要技术人员在管理层级上进行进一步处理。电解质每降低10摄氏度，电力的整体运行效率就会上升1%到1.5%之间。因此，需要技术人员针对氧化铝的实际颗粒对流动电解质进行全面分析和解构，若是温度加热到950摄氏度左右，技术人员就要利用相应技术运用后电解质颗粒流动能使内部保持平衡。

二、铝电解槽电解质浓度和热场计算模型

（一）铝电解槽下料中电解质浓度和热场简化模型

铝电解槽在实际应用和运行过程中，内部熔体的流动以及氧化铝的扩散过程非常复杂，需要技术人员给予必要重视，并且，扩散过程会受到诸多因素的影响，需要对其进行有效的计算简化模型，才能得出相应的结论。第一，在铝电解槽中，可以将电解质看作是冰晶石以及氧化铝两种物质的组分的均相结构，且具有不可压缩的流体性质。另外，正是基于其特殊的性质，导致其鲁棒形状较为固定。第二，在铝电解槽内，整体热场简化模型的阳极底掌较为平整。第三，由于铝电解槽内最关键的就是电解质物质，因此，在进行简化模型建立的过程中，依据电解质层物质的结构，适当的忽略铝液层结构参数。第四，技术人员要对阳极气体进行集中分析，将其视为直径固定的气态颗粒物质，且整体气态颗粒中气泡的直降视为6毫米左右。

（二）铝电解槽下料中氧化铝消耗以及下料模型

在对铝电解槽进行分析的过程中，技术人员也要对氧化铝消耗模型进行综合分析，确保整体管控结构和处理参数符合实际需求。第一，根据实际情况建立氧化铝消耗模型，主要是依据法拉第定律以及氧化铝电解方程，对其物质的能量消耗进行集中的数据化表达。在分析过程中，我们不难发现氧化铝作为电解质在实际反应过程中，局部消耗速率和电流的密度分布息息相关，并且需要借助相应的算式能有效判断。正是基于此，需要在电磁场模型中对底面的电流密度分布结构进行深度分析和解构，再根据消耗量和物料平衡要求对氧化铝的下料量进行集中评估。第二，氧化铝的下料模型。在制作基本模型的过程中，技术人员要首先形成一个料堆漂浮在电解质表层结构，确保其能实现有效的反应环境。然后，要对阳极气泡进行集中的击碎和搅动，只有保证整体结构有序推进，才能提升分散并没入电解质的效率，进一步优化管理和有效性。只有保证这样，才能在氧化铝进入电解质后有一定的时间和空间产生滞后性，氧化铝溶入电解质的时间约为10秒。

（三）铝电解槽下料中物理模型

除了建构热场模型外，也要结合基本结构和工艺参数创设物理模型，有效划分结构化网格，确保在阳极间缝和中缝位置进行局部加密，提升其整体质量和数量参数。

三、铝电解槽下料过程对电解质温度场的影响

在实验研究过程中，能实现氧化铝颗粒添加定量化，从一定程度上分析电解质内部温度的变化结构。结合数据以及实际运行情况，能得出结论，本文模型计算得到的氧化铝浓度呈现出很好的周期性稳定变化，同时，技术人员要集中计算氧化铝的实际浓度分布系数，确保整体管理结构和系统化参数符合预期。只有保证计算过程符合实际，并且具有较高的计算精度。只有提升整体管理结构和系统参数的稳定性，才能综合分析氧化铝下料过程，电解质温度场的影响也会有更优化的精度。

在对数据进行综合分析的过程中，技术人员要保证温度控制在10摄氏度左右，需要在下料期间保证最小温度控制在10摄氏度以下，需要对电解质的表面区域进行集中处理，然后借助有效措施提高设备有效性，尽量将整体温度结构转化为正常温度。技术人员也要对极距层电解质温度場进行集中分析，确保电解槽正常运行。特别要注意的是，在极距层温度控制在5摄氏度左右时，按照正常范围进行计算和管理，不会影响电解槽常规化运行。

参考文献：

[1] 詹水清，李茂，周孑民等.铝电解槽熔体内氧化铝浓度分布的数值模拟[J].中国有色金属学报，2014，14（10）：2658-2667.

[2] 丁培林，王恒，黄俊等.铝电解槽下料过程对电解质温度场的影响[J].中国有色金属学报，2016，26（02）：430-438.