稀土电解槽流体中颗粒追踪模拟

发布时间：2021-02-02 13:06

　　稀土是具有实用意义及发展远景的新型能源,越来越受到国家和地区的重视。熔盐电解法生产工艺简单且经济效益高,被广泛应用于制备稀土单质。金属钕就是采用熔盐电解法制备,但在制备过程中发现,高温下因多孔结构的石墨与氧发生化学侵蚀而导致阳极孔隙内石墨颗粒脱落,碳颗粒随熔盐流动会进入金属收集器,从而使金属纯度降低。本文以3kA钕电解槽为研究对象,采用理论与数值模拟的方法研究熔盐中颗粒的运动轨迹,提出减少颗粒向金属收集器运动的措施和电解槽优化方案,以提高金属纯度。具体内容如下:本文针对碳夹杂在熔盐及金属产品中的现象,利用ANSYS软件建立了钕电解槽内流场-颗粒耦合的物理模型,研究碳颗粒在不同粒径下的运动轨迹,通过理论与数值模拟相结合的方式对流场中不溶于电解液的碳颗粒的受力情况进行梳理,研究发现颗粒在电解槽运动过程中起主要作用的力是曳力及重力,曳力是改变颗粒运动轨迹的影响因素,且曳力随粒径的增大而增大;100μm颗粒粒径是区分主要作用力是重力还是曳力的临界值,当颗粒小于100μm时,重力为主要作用力,表现为上浮,当颗粒大于100μm时,曳力为主要作用力,且颗粒粒径越大,偏移作用效果越明显。针对阳极易脱落... 

【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

我国稀土资源分布概况[4]

；2.钼坩锅；3.稀土金属；4.阴极；5.阳极；6.阳极泥；7.图 3.1 稀土氧化物电解槽示意图计算方便，由于电解槽模型为对称结构，故对电解槽对其模型的 1/4 进行模拟研究。运用三维建模软件 g化计算模型，如图 3.2 所示，计算模型为电解槽电进行网格划分，如图 3.3 所示。

1.电解质；2.钼坩锅；3.稀土金属；4.阴极；5.阳极；6.阳极泥；7.石墨坩埚图 3.1 稀土氧化物电解槽示意图论文为计算方便，由于电解槽模型为对称结构，故对电解槽模型进行化，只对其模型的 1/4 进行模拟研究。运用三维建模软件 geometry 建场的简化计算模型，如图 3.2 所示，计算模型为电解槽电解区域。软件对其进行网格划分，如图 3.3 所示。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]泥沙颗粒运动规律及非线性分析[D]. 马菲.天津大学 2012
[2]中国稀土产业组织研究[D]. 王华民.中国地质大学(北京) 2012
[3]高浓度气固两相流的数值模拟研究[D]. 马银亮.浙江大学 2001

硕士论文
[1]铝电解槽中流场和氧化铝分布的基础研究[D]. 刘小珍.东北大学 2016
[2]熔盐电解稀土金属Nd用石墨阳极的失效及防护[D]. 刘志飞.西安建筑科技大学 2015
[3]钙熔盐电解中石墨阳极的破损机理及防护研究[D]. 曾桂生.昆明理工大学 2003



本文编号：3014745