稀土电解槽阳极表面多孔介质对流场影响的数值模拟

发布时间：2024-02-19 10:13

　　近年来，稀土钕铁硼永磁材料的性能得到提升的同时，热压稀土永磁体的制备研究以及稀土磁制冷技术也取得了巨大进步。随着对高纯氧化钇涂刻蚀极大规模集成电路、稀土荧光粉制备、面向太阳能的稀土发光材料、LED发光材料和LED荧光粉的制备等高新稀土材料的研究、应用不断深入，作为稀土金属生产的主要方法熔盐电解法，发挥到更加重要的作用。通过优化工艺参数，可以提高生产效率、产品质量和降低能源消耗，对稀土冶金工业有着重要意义。 目前稀土电解槽的发展已经较为成熟，普遍使用的是3kA上插式稀土氟化物-氧化物体系电解槽。因其构造简单、工艺成熟、适合规模化推广的优点使其不断得到社会的认可，但是在生产实践中依然存在着尚未解决的问题。本文以3kA电解槽槽型的阳极为主要研究对象，在前人的研究基础上，以镁、铝电解槽为参考，为稀土电解槽选择合适的阳极材料，分析阳极气体的成分，并且探讨其运动对流场的影响，并且选择合适的阳极材料和合适的比表面积以及工艺温度。为优化生产提供借鉴。具体工作以及结果如下： （1）本课题研究阳极材质对电场的影响以及阳极表面多孔介质对流场的影响。研究发现，阳极材质和表面形貌以及内部结构对宏观的电场、流场产...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 稀土电解槽的研究背景
        1.1.1 稀土的发展与应用
        1.1.2 稀土电解槽的发展情况
        1.1.3 稀土电解槽存在的问题
        1.1.4 稀土电解槽的发展方向
    1.2 稀土氧化物熔盐体系电解原理及过程
    1.3 稀土电解槽的阳极保护
        1.3.1 常见的电极炭块
        1.3.2 阳极炭块的腐蚀与防护
    1.4 商业有限元软件在稀土电解槽物理场研究中的应用
        1.4.1 商业软件在电-磁-热场仿真中的应用
        1.4.2 商业软件在流场仿真中的应用
2 研究目的、内容和创新点
    2.1 本项目开发的目的和意义
    2.2 研究的目的与意义
    2.3 本文研究内容
    2.4 课题的创新点
3 稀土电解槽阳极材料的选择
    3.1 三千安上插式稀土熔盐电解槽槽型及工艺参数
    3.2 稀土电解槽电场数学模型
        3.2.1 模型假设
        3.2.2 计算的边界条件与网格划分
        3.2.3 电场计算的控制方程
    3.3 不同电极材料对电解槽电场的影响
        3.3.1 不同电极材料的物性参数
        3.3.2 不同阳极材质对槽电压的影响
        3.3.3 不同电极材质对电场分布影响
        3.3.4 综合考虑经济效益
    3.4 不同插入深度下电场模拟
    3.5 本章小结
4 稀土电解槽阳极表面多孔介质的研究
    4.1 阳极炭块表面腐蚀情况实验研究
        4.1.1 试样选择与实验方法
        4.1.2 结果与讨论
        4.1.3 阳极宏观实验总结
    4.2 阳极炭块表面化学反应
        4.2.1 实验方法
        4.2.2 热力学分析
        4.2.3 热重实验结果分析
    4.3 本章小结
5 阳极气泡运动对流场的影响
    5.1 流场的前期计算
        5.1.1 基本假设与边界条件
        5.1.2 三相流动的数学模型
    5.2 阳极表面多孔介质对流场的影响
        5.2.1 不同比表面积对电解质流动的影响
        5.2.2 不同比表面积对气泡流动的影响
    5.3 不同温度对流场的影响
    5.4 本章小结
结论
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：3902527