目前，我國(guó)稀土行業(yè)廣泛采用熔鹽電解法制取稀土。電解時(shí)稀土氧化物在槽內(nèi)高溫熔融，槽內(nèi)熔鹽的循環(huán)運(yùn)動(dòng)促使了整體電解過(guò)程高效穩(wěn)定，而氣泡運(yùn)動(dòng)又是維持高溫熔鹽循環(huán)運(yùn)動(dòng)的根本動(dòng)力。但是，氟化物熔鹽的高溫強(qiáng)腐蝕性使得氣泡的形成和運(yùn)動(dòng)過(guò)程研究難度很大，因而有必要采用新的手段研究電解過(guò)程陽(yáng)極表面氣泡行為變化，以提高實(shí)際生產(chǎn)效率。 本文以3kA釹電解槽為研究對(duì)象、相似理論為基礎(chǔ)，以水代替實(shí)際電解槽內(nèi)高溫熔鹽、自然空氣代替陽(yáng)極電化學(xué)反應(yīng)生成的氣體，建立了電解過(guò)程的水模型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)課題進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)選擇修正的Froude數(shù)作為動(dòng)力相似準(zhǔn)數(shù)，經(jīng)計(jì)算得出不同陽(yáng)極表面電流密度下水模型中的通氣流量，利用高速攝像機(jī)和PIV測(cè)試儀記錄不同工況下模型槽內(nèi)氣泡的形成和運(yùn)動(dòng)過(guò)程及槽內(nèi)流場(chǎng)的變化，分析此過(guò)程中氣泡的直徑、接觸面積、脫離所需時(shí)間、滑移距離等參數(shù)變化以確定最優(yōu)工作參數(shù)，為電解槽的開(kāi)發(fā)提供參考依據(jù)。 根據(jù)形核理論對(duì)理論氣體速度進(jìn)行修正，結(jié)合模型與原型的修正Froude數(shù)相等，計(jì)算可得不同電流密度下水模型中單位時(shí)間通氣流量為7.13ml/min、8.77ml/min、10.41ml/min、12.06ml/min、13.71ml/min。實(shí)驗(yàn)分析了通氣流量10.41ml/min時(shí)單氣泡形成和運(yùn)動(dòng)過(guò)程中氣泡各項(xiàng)參數(shù)變化，明確了氣泡逸出過(guò)程中直徑、形狀、縱橫比、作用力等參數(shù)隨時(shí)間的變化情況。用不同通氣流量來(lái)表征陽(yáng)極表面電流密度，研究不同通氣量時(shí)氣泡各項(xiàng)參數(shù)變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通氣流量8.77ml/min最佳，即陽(yáng)極電流密度為1.6A/cm2時(shí)更有利于電解。研究陽(yáng)極壁面向下傾斜0°、3°、5°、7°、10°和向上傾斜3°、5°、7°、10°、20°時(shí)氣泡各項(xiàng)參數(shù)的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：陽(yáng)極壁面向下傾斜不利于氣泡快速脫離上升，且陽(yáng)極靠近熔鹽上表面處容易產(chǎn)生陽(yáng)極效應(yīng)；上傾角度設(shè)置為3°時(shí)氣泡生成脫離效率最佳。此外，通過(guò)PIV實(shí)驗(yàn)方法研究了不同通氣量及插入深度對(duì)槽內(nèi)流場(chǎng)的影響情況，結(jié)果證明：陽(yáng)極表面電流密度和電極插入深度直接影響槽內(nèi)流場(chǎng)的分布、循環(huán)運(yùn)動(dòng)的幅度，氣泡運(yùn)動(dòng)是槽內(nèi)熔鹽循環(huán)運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿Α?br> 【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類(lèi)】：TF845
【部分圖文】：

（a）正視；（b）側(cè)視圖 1.1 水力模擬槽結(jié)構(gòu)示意圖中、劉業(yè)翔[53]等以鎂電解冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的氯氣 示 ） ， 建 立 有 機(jī) 玻 璃 電 解 槽 體 模 型 ， 用 Na溶液和水三種溶液代替實(shí)際電解質(zhì)，通過(guò)向溶液中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的整體流動(dòng)的流動(dòng)狀況、湍流的程度，結(jié)介質(zhì)、通氣量的變化均會(huì)影響氯氣氣泡逸出，從而而對(duì)氯氣噴射角無(wú)太大影響；改變槽體結(jié)構(gòu)參數(shù)會(huì)收集影響很大。前人研究的基礎(chǔ)上，建立了工業(yè)鎂電解槽的物理模體尺寸比為 5:1，實(shí)驗(yàn)中以水來(lái)代替液態(tài)的鎂金屬，中的熔鹽和氯氣，以通氣量表征不同電流強(qiáng)度，結(jié)

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 Kiss 等[62,63]以微觀(guān)視角研究了陽(yáng)極底部氣泡脫離合并、直至圖 1.4 所示。er、Evans[64]用水力模型模擬研究了陽(yáng)極氣體在開(kāi)槽陽(yáng)極上的開(kāi)槽陽(yáng)極可使陽(yáng)極氣泡析出加快，從而降低能耗。

陽(yáng)極可使陽(yáng)極氣泡析出加快，從而降低能耗。流表；2.導(dǎo)線(xiàn)；3.石墨陽(yáng)極；4.導(dǎo)線(xiàn)；5.縈銅電極板；6.CUS7.有機(jī)玻璃槽；8.直流電壓表；9.整流器圖 1.3 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖
【參考文獻(xiàn)】

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