基于传热传质的氧化铝溶解过程分析和建模

基于铝电解槽熔体内氧化铝溶解过程动力学机理,提出了综合的传热传质控制模型,以描述未结块和结块氧化铝颗粒的溶解过程.基于相关商业软件和自定义算法,并结合颗粒收缩核模型,采用合适的差分求解方法,对氧化铝颗粒溶解速率、溶解时间和溶解质量进行计算,探讨若干对流和热条件参数对氧化铝溶解过程的影响.结果表明:降低氧化铝浓度和增大氧化铝扩散速率可以增大未结块颗粒溶解速率,减少未结块颗粒溶解时间;提高电解质过热度和氧化铝预热温度可以增大结块颗粒溶解速率,减少结块颗粒溶解时间.对某300 kA铝电解槽内氧化铝溶解过程进行计算分析,得到的氧化铝溶解质量比例曲线数据与文献结果比较接近;氧化铝溶解过程主要分为两个阶段...

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Published in中国有色金属学报（英文版） no. 5; pp. 1648 - 1656
Main Authors 詹水清, 李茂, 周孑民, 杨建红, 周益文
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中南大学能源科学与工程学院,长沙,410083%中国铝业股份有限公司郑州研究院,郑州,450041 2015
Subjects
alumina particles
差分求解方法
铝电解槽
dissolution process
溶解过程
传热传质
heat and mass transfer
finite difference method
aluminum reduction cell
氧化铝颗粒
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Summary:基于铝电解槽熔体内氧化铝溶解过程动力学机理,提出了综合的传热传质控制模型,以描述未结块和结块氧化铝颗粒的溶解过程.基于相关商业软件和自定义算法,并结合颗粒收缩核模型,采用合适的差分求解方法,对氧化铝颗粒溶解速率、溶解时间和溶解质量进行计算,探讨若干对流和热条件参数对氧化铝溶解过程的影响.结果表明:降低氧化铝浓度和增大氧化铝扩散速率可以增大未结块颗粒溶解速率,减少未结块颗粒溶解时间;提高电解质过热度和氧化铝预热温度可以增大结块颗粒溶解速率,减少结块颗粒溶解时间.对某300 kA铝电解槽内氧化铝溶解过程进行计算分析,得到的氧化铝溶解质量比例曲线数据与文献结果比较接近;氧化铝溶解过程主要分为两个阶段:未结块颗粒的快速溶解和结块颗粒的缓慢溶解,溶解时间数量级大小分别大约为10和100 s;结块颗粒是影响整个氧化铝溶解过程的最主要因素.
ISSN:1003-6326
DOI:10.1016/S1003-6326(15)63770-0