稀土电解槽石墨内衬氧化损伤演化特征及其本构模型研究

发布时间：2021-06-06 06:32

　　稀土电解槽破损问题严重制约了我国稀土金属电解工业可持续性发展,在大量电解槽早期破损事故中,屡屡发现石墨内衬先行失效,石墨内衬作为电解槽薄弱环节及关键结构元件,其重要性不言而喻。因此探究石墨内衬腐蚀破裂的机理,揭示其发生、发展过程,准确地预测石墨内衬氧化腐蚀孔隙结构演化过程及力学性能劣化规律,进而采取相应的措施减缓或防止腐蚀破裂,保证其结构完整性和安全性,是实现槽寿命最优设计和最佳管理的重要环节。本文以稀土氧化物-氟化盐熔盐电解体系稀土电解槽石墨内衬破损过程的多场耦合效应为切入点,以多孔介质氧化理论为基础,综合利用实验、理论分析、数值解析等方法对石墨内衬的破损行为进行基础性研究。具体研究思路是,利用显微CT构建一种稀土电解环境下石墨内衬无损伤识别技术,分析石墨内衬微细观结构的演化规律及其与扩散性的响应,建立石墨内衬氧化扩散与孔隙结构演化模型,并对氧化腐蚀作用下其力学性能劣化深入研究,以此建立石墨内衬在氧化腐蚀损伤状态下蠕变本构模型及氧化腐蚀-应力耦合损伤本构模型。论文的主要工作与研究成果归纳如下:⑴基于石墨内衬显微CT图像建立图形学模型及度量孔喉的几何参数,利用分形维数表征了石墨内衬孔隙... 

【文章来源】：江西理工大学江西省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

稀土氯化物熔盐体系电解工艺流程图

氯化物熔盐体系无法满足钕生产高熔点特性[28]，愈加促进体系发展。EF3熔盐电解工艺应用于生产熔点1100℃以下的混合稀土金属土金属。在RE2O3-REF3熔盐电解工艺中，溶质为稀土氧化物稀土氟化物，添加剂为氟化锂、氟化钡。稀土氧化物在熔体离子，在电场作用下，分别向两极迁移，在两极表面放电，稀土氧化物电解都使用石墨作阳极，可能发生一次电化学反解温度低于875℃或高电流密度，阳极主要产物是CO2，石墨为CO2和CO。一次气体由熔盐电解质界面逸出，与石墨阳极E3+，向阴极移动，在阴极析出稀土金属。经过几十年的发展电解体系已经成为稀土金属及其合金生产的主要方法。稀土向稀土金属合金发展，我国稀土氧化物-氟化盐熔盐电解工善[29]。RE2O3-REF3熔盐电解生产混合轻稀土金属及单一稀土。

化物-氟化物熔盐体系生产单一稀土金属槽型规模普遍为4000～6000A，仅有包钢稀土、赣州虔东、赣州晨光、南方高科、西安西骏等少数几家电解规模较大企业采用万安培槽型。4000～6000A小型电解槽分为南北方槽型，槽体均为圆形石墨槽体，如图1.3。南方槽型为平底槽，金属液体盛于Φ150的钼坩埚，出炉频繁，40～60min一炉，能及时调整工艺参数，产品产率和合格率较高。槽底电解质循环较好，不易积聚物料，但出炉频繁导致炉况波动大，电流效率低。图1.3 小型稀土电解槽南方槽型结构示意图北方槽型如图1.4，槽底有凹坑，放置Φ150以上规格钨坩埚，用于盛金属液体，一炉2～4h

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3213809