摘要：采用分子动力学方法模拟研究H2O与铝反应势垒及其反应物去向,结果表明:原料携带H2O跟铝反应分解成H^+和OH^-,产生的OH^-跟表面铝原子作用形成Al-O-H化合物,产生的H+离子与表面铝原子的距离不断减小(0.267,0.211,0.159 nm),并稳定存在于铝表面。熔体中的H是以原子或离子形式进行扩散,在纯铝熔体中不会形成H2分子,界面处单个H原子以比较稳定的形式存在,多个H原子在气液界面处极易形成H2。氢原子处于铝晶胞八面体间隙位置时最稳定。H扩散路径是从铝八面体间隙位置到四面体间隙位置再到八面体间隙位置。依据模拟试验结论,以电解铝液为原料,配制了一组Al-Zn-Mg-Cu-0.04Ti-0.18Zr合金,采用扫描电镜研究了铸样凝固组织,结果表明:电解铝液中氢对合金铸样组织产生冶金遗传影响,铸态合金试样中存在大量的气孔和气泡,氧化夹杂周围气孔比较发达,表明气体和氧化铝夹杂之间存在寄生关系。

摘要：采用第一性原理的分子动力学方法模拟研究阳极气体对铝液传质形成Al2O3夹杂过程的影响。结果表明,在电解铝液中,CO2分解成CO和O,铝被氧化。反应过程相对势垒变化为初始结构(0Ha)→过渡态Ⅰ(0.019Ha)→中间态(0.030Ha)→过渡态Ⅱ(-0.042Ha)→反应结束(-0.056 Ha)。CO2与电解铝液反应过程为:CO2→CO2(ad)→COad+[O]→CO↑+[O],3[O]+2Al→Al2O3,总反应为:3CO2+2Al→Al2O3+3CO↑。离解产物氧与铝结合形成的铝氧键非常稳定。以电解铝液为原料,配制了一组工业纯铝试样,采用扫描电镜研究了凝固试样的组织。对高温电解铝液而言,阳极气体是一种极强的氧化剂,能同高温铝液剧烈反应生成Al2O3夹杂。电解铝液中氧化夹杂对铝样组织产生冶金遗传效应,氧化夹杂聚集在纯铝上,气孔比较发达,表明气体通过氧化夹杂形核、长大。

摘要：为降低生产成本,近十年国内铝电解槽不断朝大型化、大容量方向发展,最大容量达到600 kA,更大型化发展逐渐进入瓶颈期。随着国内氧化铝和阳极质量的提高,以及电解铝企业向低电价区域的集中,提高阳极电流密度以获得更高的投资收益成为中国电解铝技术发展的新方向。本文以沈阳院SY系列电解槽技术为例,对电解槽高电流密度技术路线进行探讨,介绍相关应用实践,为中国铝电解槽技术路线的发展方向提供参考。