考虑结块形成的铝电解氧化铝颗粒溶解全过程数值模拟

摘要

基于前期研究结果,改进和建立铝电解槽内氧化铝颗粒溶解全过程的数值计算模型,重点考虑氧化铝结块形成的影响。结果表明,氧化铝结块总质量和最大尺寸主要依赖于氧化铝的下料量,且随着下料量的增加而增大。电解质过热度越高,更容易抑制结块的形成,从而促进氧化铝颗粒溶解行为。氧化铝颗粒溶解全过程主要分为快速溶解阶段和缓慢溶解阶段,两者平均溶解速率分别为17.24 kg/min和1.53 kg/min。快速溶解阶段溶解时间大概持续10 s,且约有质量分数为50%的氧化铝颗粒(几乎全部为扩散特性好的氧化铝细颗粒)完全溶解。当下料量为1.8kg、过热度为12℃时,平均溶解速率和累计溶解质量百分数均达到最大值。氧化铝结块形成和缓慢溶解行为在氧化铝颗粒溶解全过程中起到主导作用。