傳統(tǒng)上插陰極稀土電解槽存在上部空間緊張、生產(chǎn)效率較低、自動(dòng)化程度低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等弊端。且隨著稀土金屬熔鹽電解工業(yè)的大型化發(fā)展,以及國(guó)家對(duì)冶金類企業(yè)節(jié)能減排要求的進(jìn)一步提高,日益暴露出該結(jié)構(gòu)槽型不適于電解槽的進(jìn)一步發(fā)展。為此,結(jié)合工業(yè)鋁電解槽結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),借助商業(yè)ANSYS軟件,開(kāi)展了新型20kA稀土液態(tài)陰極釹電解槽槽型設(shè)計(jì),并對(duì)相應(yīng)的電解制備工藝進(jìn)行了初步探索。主要取得的結(jié)果有：1)運(yùn)用商業(yè)軟件Ansys10.0對(duì)20kA稀土液態(tài)陰極釹電解槽的電場(chǎng)、熱電場(chǎng)耦合進(jìn)行模擬計(jì)算,結(jié)合20kA稀土液態(tài)陰極釹電解槽內(nèi)的熱平衡分析,提出20kA稀土液態(tài)陰極釹電解槽的基本槽型為圓柱形,確定出陽(yáng)極半徑為84cm,極距為10cm,半徑92cm的20kA底部液態(tài)陰極結(jié)構(gòu)釹電解槽是較理想的槽型,對(duì)該槽型結(jié)構(gòu)熱電模擬顯示其電場(chǎng)分布均勻,熱場(chǎng)溫差較小,熱量守恒。2)根據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果提出20kA全封閉液態(tài)陰極釹電解槽的構(gòu)筑設(shè)計(jì),并確定出電解工藝中的陽(yáng)極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、吊裝固定及氧化保護(hù)措施、自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)和虹吸出爐系統(tǒng),這為20kA稀土液態(tài)陰極釹自動(dòng)電解工藝的實(shí)現(xiàn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。3)采用差熱分析試驗(yàn)測(cè)試不同配比NdF3-... 

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 稀土市場(chǎng)現(xiàn)狀
    1.2 液態(tài)陰極熔鹽熔鹽電解金屬釹的研究進(jìn)展與前景
        1.2.1 我國(guó)熔鹽電解稀土金屬現(xiàn)狀
        1.2.2 液態(tài)陰極熔鹽電解槽的優(yōu)勢(shì)
        1.2.3 液態(tài)陰極熔鹽電解槽的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景
    1.3 我國(guó)工業(yè)熔鹽電解釹現(xiàn)狀
    1.4 稀土熔鹽電解釹的過(guò)程及原理
        1.4.1 熔鹽電解金屬釹的陰極過(guò)程
        1.4.2 熔鹽電解金屬釹的陽(yáng)極過(guò)程
    1.5 課題的提出、研究?jī)?nèi)容和意義
        1.5.1 課題的提出
        1.5.2 課題的研究?jī)?nèi)容
        1.5.3 課題的意義
2 模擬計(jì)算方法與理論基礎(chǔ)
    2.1 有限元分析軟件Ansys簡(jiǎn)介
    2.2 ANSYS軟件在電解槽模擬計(jì)算中的應(yīng)用
    2.3 模擬計(jì)算理論基礎(chǔ)
        2.3.1 電解槽模擬計(jì)算電場(chǎng)數(shù)學(xué)模型的建立
        2.3.2 電解槽模擬計(jì)算電熱場(chǎng)數(shù)學(xué)模型的建立
3 20kA底部液態(tài)陰極結(jié)構(gòu)釹電解槽模擬計(jì)算
    3.1 擬定稀土電解槽基本槽型及其基本工藝參數(shù)的選取
    3.2 20kA底部液態(tài)陰極結(jié)構(gòu)釹電解槽電場(chǎng)模擬
        3.2.1 Nd_2O_3-NdF_3-LiF電解質(zhì)電導(dǎo)率的確定
        3.2.2 電解槽槽電壓的計(jì)算
        3.2.3 電解槽電場(chǎng)計(jì)算結(jié)果與分析
            3.2.3.1 電解槽內(nèi)電位分布和電流分布
            3.2.3.2 陰極半徑和極距對(duì)電解槽內(nèi)電場(chǎng)及熔體壓降的影響
    3.3 20kA底部液態(tài)陰極結(jié)構(gòu)釹電解槽的熱場(chǎng)計(jì)算
    3.4 20kA底部液態(tài)陰極結(jié)構(gòu)釹電解槽熱電耦合計(jì)算
        3.4.1 熱電耦合計(jì)算參數(shù)選定
        3.4.2 熱電耦合計(jì)算結(jié)果與分析
    3.5 小結(jié)
4 20kA全封閉液態(tài)陰極釹電解槽的工藝設(shè)計(jì)
    4.1 20kA全封閉液態(tài)陰極釹電解槽的外觀尺寸設(shè)計(jì)
    4.2 20kA全封閉液態(tài)陰極釹電解槽的陽(yáng)極設(shè)計(jì)與固定
        4.2.1 陽(yáng)極切分對(duì)電解槽內(nèi)的電場(chǎng)分布影響討論
        4.2.2 陽(yáng)極的尺寸設(shè)計(jì)與固定
    4.3 20kA全封閉液態(tài)陰極釹電解槽的自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.3.1 給料機(jī)的選型
        4.3.2 自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算
        4.3.3 實(shí)現(xiàn)滑行運(yùn)動(dòng)的條件及滑行指數(shù)的選擇
    4.4 20kA全封閉液態(tài)陰極釹電解槽的虹吸設(shè)計(jì)
        4.4.1 虹吸出爐裝置的相關(guān)計(jì)算
        4.4.2 虹吸管的設(shè)計(jì)
    4.5 20kA全封閉液態(tài)陰極釹電解槽陽(yáng)極的保護(hù)措施
        4.5.1 陽(yáng)極消耗機(jī)理
        4.5.2 石墨陽(yáng)極的防護(hù)途徑
    4.6 本章小結(jié)
5 NdF_3-LiF體系熔鹽初晶溫度的再研究
    5.1 NdF_3-LiF二元系相圖的測(cè)定
    5.2 NdF_3-LiF二元系相圖的優(yōu)化計(jì)算
    5.3 NdF_3-LiF二元系相圖在氟鹽-氧化釹熔鹽電解金屬釹中的應(yīng)用
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與建議
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 碩士研究生階段發(fā)表的主要論文及專利


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]鋁電解槽電流強(qiáng)化與電熱場(chǎng)仿真研究及應(yīng)用[D]. 徐順生.中南大學(xué) 2003



本文編號(hào)：3661652