铝电解槽废阴极炭块电-热耦合处理过程数值模拟

来源期刊：工程科学学报2020年第6期

论文作者：卢婷婷 李荣斌 赵洪亮 谢明壮 刘风琴

文章页码：731 - 738

关键词：废阴极炭块;数值模拟;高温电阻炉;电-热耦合;温度场;

摘    要：废阴极炭块是铝电解槽大修时产生的一种危险固体废弃物,对其进行安全处置和资源化利用的关键是深度分离其中的有价组分炭和氟化盐.采用火法工艺对废阴极炭块进行处理,明确了氟化盐的挥发温度.基于氟化盐的挥发析出性质,设计了高温热处理电阻炉,并对其传热特性、控温规律以及氟化盐有效挥发区域进行了三维数值解析.实验确定氟化物的有效挥发温度为≥1700℃,该温度段下其挥发率可达93.1%以上.通过模拟不同供电模式下炉内温度场的演变规律,得到:在12 V升温24 h,9 V保温12 h的供电条件下,升温阶段炉内最高温度可达2250℃,氟化盐理论挥发区域占比可达98%;采用逐级递减的电压供给制度可以保证1700℃以上温度区域维持20 h,大幅度延长了有效热处理时间,有利于废阴极炭块中炭与氟化盐的深度分离.