收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高效率锂电解槽优化设计研究

李玉泽  
【摘要】:锂冶金是有色金属行业里的重要组成部分。作为一种基础材料,锂及锂合金在航天、电力、运输、机械、军工等众多领域都得到了十分广泛的应用。近些年来,随着锂电池等行业的不断兴起,锂电解工业也得到了迅速的发展,我国锂资源丰富,是世界主要的锂生产国。然而,锂冶金工业一直以来也存一些问题,例如能耗过大,电解得到的金属锂纯度较低,其中电解工序在锂冶金工业的工艺流程中占比很大。因此通过优化电解槽结构参数,提高锂电解槽电解效率可以有效降低锂冶金工业的能耗。锂电解槽在工业生产中降低能耗的有效途径是在达到电解温度的条件下尽可能降低锂电解槽中的电解温度。因此选取电解槽四个主要结构参数,通过仿真优化得到最佳的电解槽结构参数组合,在该组合下电解槽的电解效率最高。并且通过改变电解过程中消耗最大的氯化锂物料,来调节电解质的成分和电解温度。通过分析在锂电解槽处于热平衡状态下氯化锂添加量与电解槽温度等参数的关系,得出在电解槽稳定工作状态每个工时最佳的氯化锂添加量,从而使得能够锂电解槽在正常电解条件下,以较低的电解温度进行电解生产,达到节约能源、提高电解效率的目标。本论文完成的主要工作内容和创新点如下:(1)建立悬挂式阴极金属锂电解槽的三维电场模型,运用仿真软件COMSOL对1kA锂电解槽的三维电场进行分析得到电解槽内的电场分布,电场主要分布在石墨阳极区、低碳钢阴极区以及中间电解区。其中电流从阳极流入阴极,中间电解区域电势线十分密集。研究了锂电解槽不同结构参数包括阳极直径、阳极插入深度、极间距和阴极插入深度对热场的影响,以电流密度为目标,得出最佳参数组合,并通过试验验证仿真结果的正确性。(2)在查阅相关文献的基础上,结合现有金属锂电解槽在电解过程中的工艺流程,从锂电解槽内物料添加量的角度,研究了氯化锂添加量与电解温度之间的耦合关系并建立人工神经网络模型。试验结果显示,通过研究氯化锂添加量与电压、电流、电解槽温度、出锂量之间的关系,控制合理的氯化锂添加量,在维持能够正常电解的温度情况下,能够提高电解效率并降低能耗。通过对锂电解槽三维热场模型的模拟仿真,得出最佳石墨阳极的插入深度与石墨阳极与低碳钢阴极之间的距离。(3)对金属锂电解槽槽型进行设计,对高效率锂电解槽相关设备进行安装,设计试验方案并对试验结果进行处理。验证了三维电解槽电场和热场模型所优化结果的正确性,并且验证了氯化锂添加量模型的合理性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 张红瑞;李国星;郝双梅;;膜极距电解槽与高电流密度电解槽运行对比[J];氯碱工业;2014年06期
2 唐焱;刘金;;稀土金属及合金12kA电解槽优化设计仿真研究[J];装备制造技术;2020年03期
3 杜军;;膜极距电解槽与高电流密度电解槽的区别及操作要点[J];氯碱工业;2015年11期
4 戚喜全;李淑杰;吕定雄;毛继红;;从电解槽结构设计入手实现节能降耗[J];世界有色金属;2008年06期
5 巴雅尔;;锂电解槽结构改革初探[J];新疆矿冶;1985年02期
6 R.Scalliet;姚世煥;;现代預焙阳极电解槽的探討[J];国外轻金属;1965年05期
7 ;电解槽开车异常情况及成因[J];氯碱工业;2019年11期
8 闫光礼;冯羽生;徐水太;;镝铁阴极电蚀对稀土电解槽电解特性的影响[J];有色金属科学与工程;2019年06期
9 刘康毅;高鹏;;6kA镨钕电解槽不同阴极直径下的电热场耦合模拟[J];有色金属工程;2020年02期
10 李国维;;500kA电解槽制作安装质量管控实践[J];轻金属;2019年12期
11 刘雨;于兵;侯磊;刘兴志;;稀土电解槽三维电场耦合数值模拟研究[J];山西冶金;2020年01期
12 ;电解槽进口总管管道试镜出口总管内的不明物[J];氯碱工业;2020年01期
13 ;新型节能稀土金属电解槽获新突破[J];有色冶金节能;2020年02期
14 刘晓天;吴传嘉;马鹏;王双峰;李明雨;尹永利;;微重力水电解槽两相热流动与水量分配数值模拟[J];空间科学学报;2020年03期
15 李玉;皮忠斌;;超大电解槽清槽方法优化与运用[J];中国矿业;2020年S1期
16 窦勤成;吴栋;尹玉国;阮皓;胡石林;;碱性水电解槽氧气除碱工艺改进研究[J];山东化工;2020年14期
17 舒晨;;电解槽电耗高的原因及措施[J];中国氯碱;2020年09期
18 郭育菁;慕秀松;周俊波;刘勇;;中小型工业化碱性水溶液制氢电解槽设计[J];化学工程;2020年09期
19 戚喜全;;对电解槽热场计算中部分问题的探讨[J];轻金属;2020年11期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 张成兴;;如何实现电解槽氟盐精细配料控制[A];有色金属工业科技创新——中国有色金属学会第七届学术年会论文集[C];2008年
2 赵研;李松联;;电解槽槽壳立缝的焊接[A];工程焊接2008年第4期[C];2008年
3 张松江;覃海棠;赵继安;岳世豹;;高效能400KA电解槽技术的解析[A];2009(重庆)中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C];2009年
4 刘风琴;顾松青;;新型结构电解槽技术的研发及工业应用[A];《铝电解槽新型结构新技术研讨会》论文集[C];2010年
5 刘磊;;电解槽槽壳立缝的焊接[A];全国焊接工程创优活动经验交流会论文集[C];2011年
6 黄志赏;;400KA电解槽槽壳焊接安装[A];全国焊接工程创优活动经验交流会论文集[C];2011年
7 方斌;史志荣;于学钢;王怀江;郭瑜;胡清韬;李宇峰;;350kA电解槽调整区域能量平衡提高生产平稳度的研究[A];第十五届中国科协年会第15分会场:全国铝冶金技术研讨会论文集[C];2013年
8 张军维;;浅谈如何延长电解槽使用年限[A];第二届全国延长铝电解槽使用寿命学术研讨会论文集[C];2007年
9 丁立伟;韩华;孙振宇;;铝钢复合节能钢爪在306KA电解槽上的研究与应用[A];2007年全省有色金属学术交流会论文集[C];2007年
10 谢兆伟;张士臣;;解述造成电解槽波动的原因 如何治理顽固性电解波动槽[A];2007年全省有色金属学术交流会论文集[C];2007年
11 陈保国;刘建国;;300KA全石墨化阴极电解槽的生产管理[A];合作 发展 创新——2008(太原)首届中西部十二省市自治区有色金属工业发展论坛论文集[C];2008年
12 冯乃祥;彭建平;戚喜全;;高效长寿电解槽的技术问题[A];提高铝电解槽使用寿命学术研讨会论文集[C];2004年
13 刘中兴;冯猛;伍永福;董云芳;吴文远;;底部阴极稀土电解槽内双电层-热场耦合数值模拟研究[A];中国稀土学会2017学术年会摘要集[C];2017年
14 武兴忠;王战国;杜耀青;韩小峰;;河南万基12万吨/年电解铝全石墨质阴极电解槽节电技改效果[A];2009(重庆)中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C];2009年
15 姜广宏;张榕德;;探索240kA电解槽低电压生产实践[A];有色金属工业科学发展——中国有色金属学会第八届学术年会论文集[C];2010年
16 贺建忠;幸利;马康康;;电解槽保温技术的应用与探讨[A];2011(昆明)中西部第四届有色金属工业发展论坛论文集[C];2011年
17 马绍良;林玉胜;;电解槽能量平衡的启示——兼山东铝业200kA电解槽能量平衡分析[A];第二届全国延长铝电解槽使用寿命学术研讨会论文集[C];2007年
18 张洪涛;温铁军;;300kA电解槽延长槽寿命生产实践[A];全国铝电解槽生产技术与操作技术学术报告和经验交流会论文集[C];2007年
19 张洪涛;温铁军;;300kA电解槽延长槽寿命生产实践[A];有色金属工业科技创新——中国有色金属学会第七届学术年会论文集[C];2008年
20 柯旬勇;;强化电流技术在240kA电解槽上的应用与实践[A];有色金属工业科技创新——中国有色金属学会第七届学术年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 徐红;工业废水电化学处理过程中滤压式电解槽工程问题的研究[D];吉林大学;2008年
2 赵仁涛;基于红外图像的铜电解精炼过程状态检测研究[D];北京科技大学;2016年
3 梁学民;大型预焙铝电解槽节能与提高槽寿命关键技术研究[D];中南大学;2012年
4 王紫千;系列新型阴极结构电解槽的工业试验研究[D];东北大学;2010年
5 戚喜全;泄流式TiB_2/C阴极电解槽研究[D];东北大学;2006年
6 伍成波;铝电解槽高温烟气焙烧技术的理论与实践[D];重庆大学;2004年
7 徐宇杰;大容量节能铝电解槽多物理场耦合建模及结构优化研究[D];中南大学;2014年
8 黄涛;城市生活垃圾焚烧飞灰残留重金属电动去除强化技术研究[D];重庆大学;2017年
9 罗旭东;潜没阴极式钕电解的基础研究[D];东北大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 李玉泽;高效率锂电解槽优化设计研究[D];江西理工大学;2020年
2 赵昀;大型无隔板镁电解槽电热场仿真与结构优化设计[D];华东理工大学;2011年
3 郜飘飘;大电流稀土电解槽三维全槽仿真模拟与设计研究[D];江西理工大学;2017年
4 王平;160KA电解槽扩容改造的研究[D];中南大学;2004年
5 李素贞;锂电解槽结构分析与流场研究[D];华东理工大学;2012年
6 华桂林;230kA电解槽焙烧启动与生产工艺技术条件的优化[D];中南大学;2007年
7 田永;300KA级新型电解槽在云铝节能降耗环境治理中的应用[D];昆明理工大学;2002年
8 狄晓亮;2000安培电解槽制取金属锂优化工艺研究[D];中国科学院研究生院(青海盐湖研究所 );2005年
9 华园东;万安级稀土电解槽电场和流场模拟及开发设计[D];江西理工大学;2015年
10 何金辉;制钠电解槽结构优化的模拟研究[D];内蒙古科技大学;2013年
11 闫晓明;10KA新型稀土电解槽电场和流场的模拟研究[D];内蒙古科技大学;2010年
12 米兰;稀土电解槽电场及流场的模拟研究[D];内蒙古科技大学;2008年
13 周雄军;8KA稀土电解槽温度场模拟及温度控制[D];江西理工大学;2014年
14 李芳;6kA底部液态阴极结构钕电解槽设计及优化研究[D];西安建筑科技大学;2018年
15 郭岚峰;电解金属锰电解槽多场耦合仿真与节能优化研究[D];重庆大学;2017年
16 张鹏;铜电解槽物理场数值模拟研究[D];江西理工大学;2013年
17 郭士元;复极性颗粒床电解槽处理有机废水改进研究[D];大连理工大学;2006年
18 成蕾;氯碱电解槽阳极室内液相返混的研究[D];沈阳化工大学;2017年
19 崔佳星;基于FPGA的铜电解槽故障诊断方法研究[D];北方工业大学;2016年
20 张雪娇;稀土电解槽内杂质运动轨迹的数值模拟[D];内蒙古科技大学;2015年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 辛雨;新一代电解槽有望省钱又持久[N];中国科学报;2020年
2 杨浩;中铝郑州研究院60天建成兰州分公司电解槽大修渣无害化处理生产线[N];中国有色金属报;2018年
3 记者 陆双平;长寿命免维修电解槽通过鉴定[N];中国有色金属报;2011年
4 李明月;三耐环保:开创电解槽新纪元[N];中国有色金属报;2011年
5 李明月;国产新一代电解槽出口实现零突破[N];中国有色金属报;2010年
6 李明月;我国新型电解槽全面应用在即[N];中国有色金属报;2010年
7 张红元;中铝青海分公司成功推广新型结构电解槽技术[N];青海日报;2010年
8 张瑞泉 苏小虎;青海黄河铝电46台电解槽建成投产[N];金昌日报;2009年
9 杨忠 代金林;用新方法启动新电解槽获得成功[N];中国有色金属报;2003年
10 朱有辉;260台电解槽槽控机改造成功[N];中国有色金属报;2005年
11 覃全军 安剑刚;机械化银电解槽研制成功[N];中国有色金属报;2005年
12 陈贞彬;泰铝公司打响电解槽二次启动攻坚战[N];中国矿业报;2009年
13 李明月;我国新一代锰电解槽结出硕果[N];中国有色金属报;2009年
14 记者郭庆宇 通讯员 刘臻;中铝兰州分公司200kA系列电解槽寿命最长达到2680天[N];中国有色金属报;2009年
15 记者 郭庆宇;中铝兰州分公司整系列电解槽槽龄超过1800天[N];中国有色金属报;2007年
16 记者 苏勇 通讯员 佟晓宾;太钢电解槽国产化改造获得成功[N];中国冶金报;2006年
17 邓小英;大型电解槽多功能机组通过专家鉴定[N];中国冶金报;2000年
18 一心;特大型电解槽生产技术有突破[N];中国高新技术产业导报;2000年
19 杨柳 廖潇蕾;国内首台超长高寿电解槽在中铝贵州分公司诞生[N];中国有色金属报;2003年
20 本报记者 罗小星;中铝贵州分公司工人彭先贵倒在电解槽旁[N];贵州日报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978