铝电解阳极CO2气泡传质速率及其对电流效率影响的模拟研究

摘要

构建铝电解阳极CO2气泡生长、脱离阳极后在冰晶石熔液内上浮与CO2传质过程耦合模型,研究CO2气泡传质速率及其对二次铝损失反应的影响.计算结果表明,气泡长大过程CO2传质速率(10-6 mol/s)远大于气泡上浮中数值(10-8～10-9mol/s).当CO2气泡传质速率与铝损失速率相近时,减少电解槽极距对电流效率影响并不明显.电流密度i对气泡传质速率影响较大,当i从0.15 A/cm2增至0.75 A/cm2时,CO2气泡在电解质冰晶石熔液中传质速率可增大至1.96×10-6 mol/s,但电流密度越高,铝生成量越大,CO2气泡传质引起的电流效率降低趋势反而减小.在阳极加载超声可使气泡脱离阳极时粒径变小,同时亦使CO2气体在阳极底部停留时间减少,其综合作用使电流效率升高.正常电解条件下实验结果与模拟研究基本一致.