新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽鋁電解基礎(chǔ)理論研究

本項目以新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽從陰極結(jié)構(gòu)到工藝和技術(shù)操作所涉及的科學(xué)理論問題為核心，系統(tǒng)地研究了如下幾個方面的內(nèi)容：（1）新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽電場的基礎(chǔ)理論，（2）新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽磁場的基礎(chǔ)理論，（3）新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽流場特性的基礎(chǔ)理論，（4）新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽陽極氣體析出對液面波動的影響機制，（5）借助水模型模擬新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽電磁場強化重力波的機制，（6）新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽陰極表面凸起對鋁液表面減波機理的基礎(chǔ)理論，（7）新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽熱平衡設(shè)計的基礎(chǔ)理論，（8）電解槽中LiF和KF添加劑對電解質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)以及陰極過程和陽極過程的影響，（9）新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽陽極效應(yīng)特性及其機理，（10）鈉和電解質(zhì)在新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽的陰極炭塊中的滲透規(guī)律及碳化鋁生成機理，（11）新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽槽殼結(jié)構(gòu)設(shè)計即槽殼應(yīng)力場的基礎(chǔ)理論。 通過本項目的研究，建立起了新型陰極結(jié)構(gòu)高效節(jié)能鋁電解槽從結(jié)構(gòu)到工藝與操作的完整而系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論體系，揭示出了新型陰極結(jié)構(gòu)高效節(jié)能鋁電解槽陽極效應(yīng)降低的機理。 利用上述研究結(jié)果開發(fā)出了新一代的新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽，并在350kA系列的電解槽上進行了工業(yè)試驗，實現(xiàn)了鋁電解生產(chǎn)電能消耗的進一步降低。

本項目以新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽從陰極結(jié)構(gòu)到工藝和技術(shù)操作所涉及的科學(xué)理論問題為核心，系統(tǒng)地研究陰極結(jié)構(gòu)對陰極鋁液的流速、流場、液面波動的影響，建立起新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽鋁電解實現(xiàn)陰極鋁液具有最小波動陰極結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)理論。在此基礎(chǔ)上，通過對新型結(jié)構(gòu)電解槽槽幫結(jié)殼和熔體換熱系數(shù)，鈉和電解質(zhì)對陰極滲透，滲透陰極導(dǎo)熱系數(shù)，熱電平衡，槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)和槽殼應(yīng)力場，陽極過程動力學(xué)和陽極效應(yīng)等的研究，建立這種新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽在低槽電壓和低鋁水平條件下，能實現(xiàn)電解槽電熱平衡的電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)從散熱型設(shè)計過渡到保溫型設(shè)計的基礎(chǔ)理論，電解質(zhì)熔體流體力學(xué)的理論，工藝技術(shù)與操作的理論。陽極效應(yīng)的機理，低效應(yīng)電壓的計算機控制理論，構(gòu)筑起對新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽鋁電解技術(shù)進行優(yōu)化的科學(xué)基礎(chǔ)。

泄流式TiB2/C陰極電解槽電解凍鋁是國際上是最近幾年發(fā)展起來的一種新的電解煉鋁技術(shù)。泄流式TiB2/C陰極材料的性能、制作、使用壽命，以及泄流式TiB2/C陰極電解槽冶金反應(yīng)工程學(xué)和電解槽優(yōu)化設(shè)計研究是當代鋁冶金工業(yè)的前沿性應(yīng)用基礎(chǔ)研究課題。本項目將在工廠用振動成型法制取TiB2/C陰極試樣，研究其性能、腐蝕與破損機理，系統(tǒng)研究泄流式TiB2/C陰極電解槽中的冶金反應(yīng)工程學(xué)問題。 2100433B