20kA上插式稀土熔盐电解槽设计及钨阴极腐蚀行为研究

发布时间：2021-04-22 08:06

　　因稀土元素具有独特的化学和物理性能，稀土金属作为金属材料中的“后起之秀”在应用开发中显示出前所未有的强劲势头和速度。而我国作为世界稀土资源大国，稀土含量占全球的40%，重稀土含量占全球的60%，稀土产量占全球的90%，却在稀土金属的制备技术方面与世界水平存在明显差距，其中装备规模较小的问题普遍存在。虽然中、小型电解槽有易操作和易调整的优点，但是，就其产能、规模、稳定性及长远的发展前景而言，大型电解槽则比中、小电解槽显示出不可比拟的优势；而且大型电解槽便于实现自动化程度更高，装备更完善的改进升级，适于集约化、规模化生产的，这对稳定生产工艺和产品质量，降低生产成本，提高生产效率有着重要意义。因此，开展大型稀土电解槽的设计优化研究具有重要的现实意义和发展潜力。针对目前大型电解槽的设计依然遵循的是简单扩大的方法，电解槽的可靠性只能依靠生产实践来检验，缺乏相应的理论依据。为此，运用应用较为广泛的ANSYS有限元分析软件模拟电解槽内部电场及温度场的分布优化辅助设计大型电解槽是本论文的首要研究内容。此外，对于实际电解生产中存在的熔盐液面上钨阴极局部快速损耗问题进行现场调研、理论分析、模拟试验揭示出其... 

【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 稀土熔盐电解槽设计现状
    1.3 钨阴极腐蚀研究进展
    1.4 研究意义
2 数值模拟法设计稀土电解槽程序及参数选定
    2.1 氧化钕电解过程简介及槽型介绍
        2.1.1 溶解反应
        2.1.2 阳极过程
        2.1.3 阴极过程
        2.1.4 槽型简介
    2.2 电解槽设计思路及程序细节
        2.2.1 设计思路
        2.2.2 电解质组成的确定
        2.2.3 电解槽阳极参数的确定
        2.2.4 电解槽阴极参数及极间距的确定
        2.2.5 电解槽体积的确定
    2.3 电解槽模拟计算的假设条件及边界条件
        2.3.1. 电场计算的数学模型
2O₃-NdF₃-LiF 电解质电导率的确定">        2.3.2 Nd₂O₃-NdF₃-LiF 电解质电导率的确定
        2.3.3 电解槽槽电压的计算
        2.3.4 电极压降的确定
        2.3.5 电场计算的假设条件
        2.3.6 电场计算的边界条件
        2.3.7 电解槽电场计算的模型确定
        2.3.8 电解槽热平衡计算
        2.3.9 电解槽温度场的分析
    2.4 设计参数的实证检验
        2.4.1 6000A 电解槽模型的建立
        2.4.2 6000A 电解槽的电场模拟
        2.4.3 6000A 电解槽的温度场模拟
3 20kA 稀土氧化物熔盐电解槽设计研究
    3.1 电解槽设计
        3.1.1 基础槽结构
        3.1.2 电解槽电场模拟
        3.1.3 热平衡计算
        3.1.4 电解槽物理模型的确定
        3.1.5 电热耦合模拟计算结果及分析
    3.2 电解槽模拟结果分析
4 钨阴极腐蚀行为研究
    4.1 理论分析
    4.2 包埋试验
    4.3 讨论
    4.5 本章小结
5 结论
参考文献
致谢
研究生期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ARM7的稀土熔盐电解无线监测系统研究[J]. 肖玲玲,王培松.  微型机与应用. 2013(13)
[2]稀土熔盐电解槽内温度场数值模拟[J]. 伍永福,刘中兴,李曙阳,任永红.  有色金属(冶炼部分). 2012(01)
[3]我国熔盐电解法制备稀土金属及其合金工艺技术进展[J]. 庞思明,颜世宏,李宗安,陈德宏,徐立海,赵斌.  稀有金属. 2011(03)
[4]熔盐电解稀土用钨电极的制备工艺研究[J]. 贾根贵,李昌林,孙东亚,张太康,吕莹.  稀有金属与硬质合金. 2010(03)
[5]6kA方型稀土电解槽电场的研究[J]. 刘中兴,张海玲,伍永福,高意如.  有色金属(冶炼部分). 2009(06)
[6]稀土熔盐电解槽内多相流动数值模拟[J]. 伍永福,刘中兴,李姝婷,朱虹.  过程工程学报. 2009(S1)
[7]稀土熔盐电解槽电场的仿真模拟[J]. 刘中兴,伍永福,张宏光.  有色金属(冶炼部分). 2008(01)
[8]稀土电解槽的研究现状及发展趋势[J]. 石富.  中国稀土学报. 2007(S1)
[9]3000A金属钕电解槽的能量平衡[J]. 郭海涛,贾海军,谢兵,任永红,王佐成.  江西冶金. 2007(03)
[10]3kA钕电解槽流场的数值模拟[J]. 刘中兴,齐素慈.  稀有金属材料与工程. 2007(02)

硕士论文
[1]10KA底部阴极稀土熔盐电解槽槽型设计[D]. 王春慧.内蒙古科技大学 2008
[2]稀土电解槽的仿真模拟及优化设计[D]. 伍永福.内蒙古科技大学 2007
[3]WO3制备超细钨粉的研究[D]. 柴永新.江苏大学 2006
[4]内蒙古稀土金属行业的发展策略[D]. 常克.内蒙古大学 2005



本文编号：3153438