丁培林，王 恒，黄 俊，王紫千，曹 斌



铝电解槽下料过程对电解质温度场的影响

丁培林1，王 恒1，黄 俊2，王紫千2，曹 斌2

(1. 华中科技大学 力学系，武汉 430074；2. 贵阳铝镁设计研究院有限公司 技术研发中心，贵阳 550081)

铝电解槽内保持良好的热平衡可以减少铝电解过程中的能耗，而氧化铝周期性的下料会破坏电解槽热平衡。建立铝电解槽电解质浓度−热场瞬态模型，在精确模拟氧化铝浓度分布的基础上，研究下料期间电解质温度及热平衡的变化趋势。结果表明：氧化铝下料时，电解质极距层局部温度降低5 ℃左右，上表面附近区域最多降低十几度；下料结束20 s内，逐渐恢复到正常温度；氧化铝下料会打破电解质内的热平衡，其中部分热量(最高达300 kW)用来加热氧化铝颗粒；20 s后，电解质会达到新的热平衡状态。

铝电解槽；氧化铝浓度分布；浓度；热场；热平衡

铝电解是高能耗工业，在氧化铝电解生成金属铝的过程中需要消耗大量的电能，同时，电流生成的热量维持电解所需要的温度。电解槽生产时，热量的生成区域主要集中在阳极与铝液间的极距层，极间生成的热量随着电解质的流动而散发，通过电解质与内衬界面的对流传热向内衬传递，再通过内衬材料的热传导向槽外表面传递[1]。电解质作为主要的产热源，其温度变化对全槽热平衡影响很大，因此，正确认识电解质温度场一直是铝电解行业亟待解决的重要课题。

实践证明，铝电解质温度的高低，与电流效率的高低有直接关系。……