第43卷第12期 中南大学学报自然科学版) Vol 43 No 12 2012年12月 Journal of Central South University(Science and Technology) Dec.2012 铝电解槽预焙阳极开槽对气泡排岀的影响 杨帅,张红亮,徐宇杰,张翮辉,邹忠,李劼,赖延清 中南大学冶金科学与工程学院,湖南,长沙,410083) 摘要:采用数值仿真的方法计算在铝电解槽预焙阳极上开槽后的气泡-电解质流场,从阳极底掌下电解质中气泡 分布的角度考察阳极不同开槽方式对气泡排出的影响。结果表明:阳极不开槽时底掌下电解质中的气泡可以分为 2层,靠上的一层为方形薄层,靠下的一层为聚集于中部的半方半椭圆的气泡层,整个气泡层厚度较大且气泡含 量多:开槽位置及开槽数量均对在阳极长度方向开槽的排气效果有较大影响,合理开槽能明显加快气泡的排放, 消除中心聚集的部分气泡层;在阳极宽度方向开槽也可以促进气泡排放,但其效果主要受开槽数量的影响:在阳 极竖直方向开槽对减小气泡层厚度和气泡含量作用不太显著 关键词:铝电解:阳极开槽:阳极气体:气泡排出 中图分类号:TF821 文献标志 文章编号:1672-7207(2012)12-4617- Effects of slot cutting at prebaked anodes on bubble elimination in aluminum reduction cell YANG Shuai, ZHANG Hong-liang, XU Yu-jie, ZHANG He-hui, ZoU Zhong, LI Jie, LAI Yan-qing (School of Metallurgical Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China) Abstract: The anode gas induced bubble-electrolyte flow fields around a prebaked carbon anode with slots in aluminum reduction cell were calculated by using the numerical simulation method, and the distribution of bubble in electrolyte below the anode was discussed for examining the effects of longitudinal, transverse and vertical slot cutting at anodes on bubble elimination. The results show that the gas layer below anode can be divided into two layers, the upper one is a thin square layer, and the lower one is gather in the centre with a half- square and half-circle shape, and the whole layer is thick and contains large volume of anode gas. The number and location of longitudinal slots show great effect on exhaust effect, and appropriate slots will quicken the bubble elimination process and remove the lower gas layer. When anode has transverse slots, the bubble escapes faster from the pool, and slots number is the most important factor for exhaust effect in the case. Anode with vertical slots shows no significant effect on reducing the bubble content and thickness of the gas Key words: aluminum electrolysis; slot anode; anode gas; bubble elimination 现今工业应用的预焙铝电解槽均使用平底的炭阳泡。此部分气泡的存在严重恶化了极间电解质的导电 极,由于其底掌面积较大并且与电解质的润湿性较差,性,减小了电解质与阳极的接触面积,增大了极间电 阻碍了铝电解反应过程产出的阳极气体向槽外排放 压降。同时,由于电解质与铝液的水平流动与垂直 因此阳极底掌下的电解质层中总是积存着部分阳极气波动,致使部分气泡与铝液接触并发生氧化反应,引 收稿日期:2012-02-27;修回日期:2012-06-14 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51104187):教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20100162120008 通信作者:张红亮(1979-),男,湖南临湘人,博士,副教授,从事冶金过程仿真与控制研究;电话:0731-88830474;E-mail: net hotan@l63com第 43 卷第 12 期 中南大学学报(自然科学版) Vol.43 No.12 2012 年 12 月 Journal of Central South University (Science and Technology) Dec. 2012 铝电解槽预焙阳极开槽对气泡排出的影响 杨帅，张红亮，徐宇杰，张翮辉，邹忠，李劼，赖延清 (中南大学 冶金科学与工程学院，湖南，长沙，410083)  摘要：采用数值仿真的方法计算在铝电解槽预焙阳极上开槽后的气泡−电解质流场，从阳极底掌下电解质中气泡 分布的角度考察阳极不同开槽方式对气泡排出的影响。结果表明：阳极不开槽时底掌下电解质中的气泡可以分为 2 层，靠上的一层为方形薄层，靠下的一层为聚集于中部的半方半椭圆的气泡层，整个气泡层厚度较大且气泡含 量多；开槽位置及开槽数量均对在阳极长度方向开槽的排气效果有较大影响，合理开槽能明显加快气泡的排放， 消除中心聚集的部分气泡层；在阳极宽度方向开槽也可以促进气泡排放，但其效果主要受开槽数量的影响；在阳 极竖直方向开槽对减小气泡层厚度和气泡含量作用不太显著。 关键词：铝电解；阳极开槽；阳极气体；气泡排出 中图分类号：TF821  文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2012)12−4617−09 Effects of slot cutting at prebaked anodes on bubble elimination in  aluminum reduction cell YANG Shuai, ZHANG Hong­liang, XU Yu­jie, ZHANG He­hui, ZOU Zhong, LI Jie, LAI Yan­qing  (School of Metallurgical Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China) Abstract: The anode gas induced bubble­electrolyte flow fields around a prebaked carbon anode with slots in aluminum reduction  cell were calculated by using the numerical simulation method, and the distribution  of bubble in electrolyte  below the anode was discussed for examining the effects of longitudinal, transverse and vertical slot cutting at anodes on  bubble elimination. The results show that the gas layer below anode can be divided into two layers, the upper one is a thin  square layer, and the lower one is gather in the centre with a half­ square and half­circle shape, and the whole layer is  thick and contains large volume of anode gas. The number and location of longitudinal slots show great effect on exhaust effect, and appropriate slots will quicken the bubble elimination process and remove the lower gas layer. When anode has  transverse slots, the bubble escapes faster from the pool, and slots number is the most important factor for exhaust effect in the case. Anode with vertical slots shows no significant effect on reducing the bubble content and thickness of the gas layer. Key words: aluminum electrolysis; slot anode; anode gas; bubble elimination  现今工业应用的预焙铝电解槽均使用平底的炭阳 极， 由于其底掌面积较大并且与电解质的润湿性较差， 阻碍了铝电解反应过程产出的阳极气体向槽外排放， 因此阳极底掌下的电解质层中总是积存着部分阳极气 泡。此部分气泡的存在严重恶化了极间电解质的导电 性，减小了电解质与阳极的接触面积，增大了极间电 压降[1−3] 。同时，由于电解质与铝液的水平流动与垂直 波动，致使部分气泡与铝液接触并发生氧化反应，引 收稿日期：2012−02−27；修回日期：2012−06−14 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51104187)；教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20100162120008) 通信作者：张红亮(1979−)，男，湖南临湘人，博士，副教授，从事冶金过程仿真与控制研究；电话：0731­88830474；E­mail：net_hotang@163.com