鋅電解槽流場(chǎng)數(shù)值模擬及其優(yōu)化.pdf

1、濕法煉鋅是現(xiàn)代煉鋅的主導(dǎo)方法，但普遍存在電耗高的問(wèn)題，而鋅電解沉積工序是濕法煉鋅的主要耗能環(huán)節(jié)，因此降低鋅電解沉積工序電耗是濕法煉鋅節(jié)能降耗的關(guān)鍵。從鋅電解動(dòng)力學(xué)分析可知，電解液流場(chǎng)對(duì)鋅電解電流效率和產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響，為此本文運(yùn)用數(shù)值模擬方法對(duì)鋅電解槽內(nèi)電解液流動(dòng)規(guī)律展開研究，并對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)與操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)提高電流效率和電鋅質(zhì)量的目標(biāo)。
　　 本文以鋅電解槽為研究對(duì)象，結(jié)合鋅電解沉積工藝和反應(yīng)機(jī)理，建立了鋅電解液流動(dòng)的

2、數(shù)理模型，采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型、歐拉-拉格朗日離散相DPM模型對(duì)鋅電解槽內(nèi)電解液?jiǎn)蜗嗔骱蜌庖簝上嗔鬟M(jìn)行了數(shù)值模擬與優(yōu)化;為對(duì)流場(chǎng)性能進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，提出了有效流量概念。主要結(jié)論如下:
　　 1)在鋅電解槽側(cè)部液面上出現(xiàn)分流現(xiàn)象，第二十塊陽(yáng)極前的電解液往入口方向回流，其余電解液往出口方向流動(dòng)，這與實(shí)際鋅電解生產(chǎn)觀測(cè)的現(xiàn)象相符。陽(yáng)極孔中電解液存在一定流動(dòng)速度，在陽(yáng)極上開孔有助于加強(qiáng)電解液的流動(dòng)。
　　 2)電解液在鋅電解槽中

3、的流動(dòng)性與氣泡上浮運(yùn)動(dòng)共同作用使陽(yáng)極附近電解液沿極板向上流動(dòng)，陰極附近電解液沿極板向下流動(dòng)，這種流動(dòng)狀態(tài)使陰極上半部鋅離子濃度比下半部高，從而在陰極上生成的鋅片出現(xiàn)上厚下薄現(xiàn)象，與實(shí)際鋅電解生產(chǎn)觀測(cè)的現(xiàn)象相符。氣泡運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)了陰極附近電解液的流動(dòng)，有利于減小鋅離子濃度貧化。
　　 3)入口角度、入口位置、入口流量對(duì)電解液流動(dòng)狀態(tài)影響不大，但對(duì)有效流量有較大影響;玻璃鋼擋板對(duì)槽側(cè)部電解液阻流作用有限，且僅對(duì)靠近出口處的電解液流動(dòng)狀態(tài)