稀土氧化物電解工藝優(yōu)化及自動上下料機構設計研究.pdf

1、稀土作為中國最豐富的戰(zhàn)略儲備資源，它是許多高精尖產(chǎn)業(yè)不可缺少的原料。隨著未來高新科技的不斷迅猛發(fā)展，全球對于稀土金屬的需求量逐漸增長，特別是在航空航天和電子科技等領域中。在稀土金屬提煉方面，熔鹽電解法生產(chǎn)稀土金屬及其合金的關鍵設備是稀土電解槽。其電解工作的原理是在直流電的作用下，稀土原料經(jīng)過高溫熔融后，液態(tài)金屬離子在電場力的作用下靠近陰極并得到電子而被還原成金屬溶液。技術人員一般都是通過制造不同結構參數(shù)的電解槽來進行不斷地試驗，以期望找

2、到更加適合實際生產(chǎn)需要的較優(yōu)工藝參數(shù)。這種方法較為傳統(tǒng)且成本也高，弊端較多。如果在理論指導的基礎上，再運用分析模擬軟件加以分析研究，對于進一步優(yōu)化電解工藝參數(shù)將是非常有意義的。
　　在稀土電解槽的內部存在著比較復雜的物理場，電場是探索其他各物理場的基礎，溫度場和流場則左右著整個電解槽的生產(chǎn)效率和能源消耗。因此，找出這些物理場對生產(chǎn)結果的作用以及它們之間的聯(lián)系，確定合理的優(yōu)化參數(shù)顯得十分重要。
　　本文的主要研究內容是：

3、>　?。?）通過對稀土氧化物電解生產(chǎn)過程的觀察、統(tǒng)計、分析，并與有經(jīng)驗的技術人員、操作工人探討交流，初步找出影響電解結果的因素。
　　（2）運用正交試驗設計方法原理，借助MATLAB軟件，對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行正交分析，確定影響結果的主次因素。
　?。?）對電解過程進行模擬仿真建模；運用建模軟件對電解槽進行模型的構建并利用大型有限元分析軟件對其進行電場、溫度場等物理場的分析，研究物理量對電解結果的影響，確定合理的參數(shù)值。
　　

4、（4）針對目前人工上下料存在的一些缺陷，試圖嘗試設計一套能夠自動上下料的機械手裝置，完成機械結構等關鍵部分的設計。
　　通過正交試驗法科學的分析，找出影響電解結果的最顯著因素為電解溫度，其次為槽電壓，針對電解溫度，根據(jù)現(xiàn)場實際狀況安排了多組試驗，找到溫度對于電流效率、氧化物利用率的具體影響作用，確定了適宜的電解溫度為1050℃，運用ANSYS有限元分析軟件的仿真模擬，最終確定了比較合適的陰陽極距和兩極距槽底的距離參數(shù)，分別為95m