Исследование поведения пузырей при электролизе суспензии криолитовый расплав – глинозем

Abstract

В статье представлены результаты физического моделирования движения, роста и удаления пузырей кислорода, образуемых в результате электрохимического выделения на инертном аноде при электролизе суспензии криолитовый расплав – глинозем. Рассчитаны критерии подобия, проведены опыты на ячейках двух типов: для наблюдения за трехфазным слоем спереди от вертикального электрода и сбоку от него. С помощью видеосъемки получены данные о поведении пузырей в суспензии. В качестве электролита модели использовался 20%-ный водный раствор серной кислоты с содержанием глинозема 30 % об. Опыты проводили в интервале плотностей тока от 0,05 до 0,25 А/см2. Сведения о поведении трехфазного потока позволяют оценить возможность эффективной эвакуации газа из межэлектродного пространства при электролизе суспензии. Наибольшая скорость (2,5 см/с) достигается пузырями на глубине от 15 до 20 мм от границы электролит – воздух, после чего скорость снижается. Толщина пузырькового слоя не превышает 2,2 мм. Средняя скорость роста пузыря составила 2,68 мм3/с

Physical modeling of oxygen bubbles generated on the inert anode as a result of electrochemical evolution at cryolite melt – alumina slurry electrolysis movement, growth and evacuation results are presented in the paper. Similarity criteria are calculated, experiments are performed on two types of cell: for three phase flow at vertical electrode observation from front and side views. The behaviour of bubbles in slurry was recorded. For the model, an 20 % aqueous solution of sulfuric acid with 30 vol. % of alumina was used. Current density range was 0.05 to 0.25 A/cm2. Bubble behavior information allows estimating the ability of effective gas evacuation from the inter-electrode space during slurry electrolysis. The highest bubbles vertical speed (2.5 cm/s) was reached at 15 to 20 cm depth from the electrolyte – atmosphere border, after which the speed was reduced. Bubble layer thickness does not exceed 2.2 mm. Bubble’s average growth rate was 2.68 mm3/s