椰壳类活性炭高温改性及吸附铝电解质熔盐中K~+的性能

利用SEM,ASAP2000M和FTIR对高温改性前后的椰壳活性炭的表面性能进行检测分析,并通过吸附铝电解质熔盐中K~+的实验对吸附动力学过程进行分析,研究高温改性对活性炭表面性能的影响和高温改性后活性炭吸附熔盐中K~+的性能.表面性能检测的分析结果表明,活性炭经过高温改性后比表面积由918 m~2/g提升至2 544 m~2/g,表面孔径分布得到优化,并且具有去除表面杂质的作用;同时,高温改性前后活性炭的表面官能团种类没有发生明显变化,说明高温改性后的活性炭能够在铝电解质熔盐中保持稳定的结构.吸附实验数据的分析结果表明,活性炭在铝电解质熔盐中吸附K~+的过程符合准二级动力学模型;并且,经35 min后达到吸附平衡,K~+最大吸附量为20.8 mg/g.     

磷生铁和钢爪尺寸对铝电解槽阳极物理场的影响

铝电解槽阳极中,磷生铁和钢爪起到热、电和结构连接的作用.采用数值模拟的方法,研究了磷生铁和钢爪的尺寸对阳极物理场的影响.基于ANSYS有限元软件,建立了三维热-电-应力耦合模型.考察了不同的钢爪直径和磷生铁厚度对阳极的热-电-应力分布的影响.结果表明,钢爪直径不变时,随着磷生铁厚度从12.5mm增加到32.5mm,阳极温度场和应力的变化可以忽略,而阳极电压降降低了17.7mV.在磷生铁厚度不变的情况下,当钢爪直径从135mm增加到175mm时,阳极钢爪、炭块和磷生铁的温度最高可以降低50℃,阳极电压降降低了26.4mV,而阳极炭块的受力增加了.     

预焙炭阳极环形槽炭碗设计的仿真研究

在工业铝电解槽阳极中,炭碗底部由于存在较大的铁-炭间隙而无法导电.针对这一弊端,提出了一种环形开槽的阳极炭碗设计.采用数值模拟的方法,考察了环形槽炭碗设计对阳极物理场的影响及机理.数值计算结果表明,在重力作用下,工业阳极炭碗底部存在1.2mm左右的初始铁-炭间隙,而环形槽炭碗设计能够将炭碗底部的初始铁-炭间隙降低到约0.2mm.因此,阳极运行时,采用环形槽炭碗的阳极中磷生铁和钢爪的热膨胀能够使炭碗底部的铁-炭间隙闭合,从而与炭碗底部产生接触应力,进而增加炭碗导电面积、改善阳极电流分布.采用环形槽炭碗设计能够降低阳极电压降约22mV,而对阳极温度场分布没有显著影响.