稀土電解槽陽極表面多孔介質(zhì)對流場影響的數(shù)值模擬.pdf

1、近年來,稀土釹鐵硼永磁材料的性能得到提升的同時,熱壓稀土永磁體的制備研究以及稀土磁制冷技術(shù)也取得了巨大進步。隨著對高純氧化釔涂刻蝕極大規(guī)模集成電路、稀土熒光粉制備、面向太陽能的稀土發(fā)光材料、LED發(fā)光材料和LED熒光粉的制備等高新稀土材料的研究、應(yīng)用不斷深入,作為稀土金屬生產(chǎn)的主要方法熔鹽電解法,發(fā)揮到更加重要的作用。通過優(yōu)化工藝參數(shù),可以提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和降低能源消耗,對稀土冶金工業(yè)有著重要意義。
　　目前稀土電解槽的發(fā)展

2、已經(jīng)較為成熟,普遍使用的是3 kA上插式稀土氟化物-氧化物體系電解槽。因其構(gòu)造簡單、工藝成熟、適合規(guī)?；茝V的優(yōu)點使其不斷得到社會的認可,但是在生產(chǎn)實踐中依然存在著尚未解決的問題。本文以3 kA電解槽槽型的陽極為主要研究對象,在前人的研究基礎(chǔ)上,以鎂、鋁電解槽為參考,為稀土電解槽選擇合適的陽極材料,分析陽極氣體的成分,并且探討其運動對流場的影響,并且選擇合適的陽極材料和合適的比表面積以及工藝溫度。為優(yōu)化生產(chǎn)提供借鑒。具體工作以及結(jié)果如下

3、:
　　(1)本課題研究陽極材質(zhì)對電場的影響以及陽極表面多孔介質(zhì)對流場的影響。研究發(fā)現(xiàn),陽極材質(zhì)和表面形貌以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)對宏觀的電場、流場產(chǎn)生較大影響,為以后的低成本生產(chǎn)和節(jié)能減排、減能增效提供新的參考。
　　(2)分別計算插入深度為200 mm、220 mm和240 mm,采用半石墨質(zhì)、半石墨化以及石墨化三種材料制成的陽極時的稀土熔體內(nèi)部電場。發(fā)現(xiàn)當(dāng)選擇陽極的插入深度為220 mm時的焦耳熱放出較多,且采用石墨化電極作為陽極

4、材料時可以在一個生產(chǎn)周期內(nèi)節(jié)約71.3元,可以有效的降低生產(chǎn)成本。在當(dāng)今稀土規(guī)?；a(chǎn)的形勢下,創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。
　　(3)通過石墨炭塊表面熱重實驗發(fā)現(xiàn)在1000℃以上時,稀土電解槽陽極表面產(chǎn)生的陽極氣體主要為一氧化碳以及極其微量的二氧化碳。
　　(4)采用歐拉多相流模型計算了不同比表面積和工作溫度下的流場分布,最終計算得到陽極反應(yīng)表面的比表面積為3.3×106 m-1,生產(chǎn)溫度控制在1303 K時更加合理,對電解質(zhì)的流