稀土电解槽电场仿真与阴极结构优化

张恒星¹，吕晓军²，衷水平^1,3，王俊娥^1,3，陈杭¹，刘颂²，曾小鹏²

1. 厦门紫金矿冶技术有限公司2. 中南大学冶金与环境学院3. 福州大学紫金矿业学院

摘 要：利用有限元分析软件ANSYS,建立了上插阴阳极式稀土电解槽的3-D模型,研究了稀土电解槽阴极腐蚀和安装保护套对电场分布的影响,并对阴极结构进行优化。结果表明,在阴极腐蚀后,导致腐蚀坑处电流密度集中,其电流密度高达2.4×10⁶ A·m^-2,产生大量焦耳热进一步加速了阴极的腐蚀;阴极保护套的使用会使槽电压升高,其中采用外部式保护套,槽电压升高90 mV,采用嵌入式保护套,槽电压升高150 mV;当阴极结构采用半球型时电解槽电场分布更加均匀,避免了电解槽局部过热,有利于提高电解槽的电流效率和使用寿命。

关键词：稀土;电解槽;阴极;电场;有限元;