稀土元素是镧系元素和化学性质与其相似的元素的统称。在国家发展的过程中,它被广泛应用于新能源、航空航天、导弹及核潜艇等领域。由于3kA稀土电解槽具有操作方便、工艺成熟及结构简单等优点,目前仍然被稀土行业广泛的使用。随着计算机技术的发展,通过数值模拟的方法让我们对电解槽各物理场有了系统的了解。但还有许多尚待解决的问题,例如氧化钕颗粒下料过程中,原料颗粒的粒径大小和原料的投入点都会对电解过程产生影响。如果得不到很好的解决,颗粒就会在电解槽底部产生结瘤,电解槽的使用寿命会缩短。本课题以氧化钕颗粒的下料过程为主线,对电解槽内的电解质流场分布和颗粒运动状况进行模拟,得到不同粒径下的颗粒运动情况。通过变工况的模拟,可以为实际生产过程颗粒的加入和后续减少结瘤物生成等提供一定的参考价值。具体内容如下:(1)采用3kA电解槽槽型,先用欧拉法模拟电解质流场分布,再用拉格朗日法模拟颗粒运动状况。通过模拟得到在临界粒径的范围内,粒径越大,颗粒运动的越远,但轨迹相似;同时,得到颗粒在两电极中间位置下料最为合适。(2)研究电极插入深度的改变对颗粒运动的影响。通过对电极插入深度为150mm,185mm,220mm,255mm,280mm五种工况的模拟,发现电极插入深度越大,颗粒临界粒径越大,运动的距离越远,但轨迹相似。对电极插入深度不同工况的模拟,得出220mm为最优的电极插入深度、临界粒径为0.7mm,有利于控制结瘤物生成。(3)研究极间距的改变对颗粒运动的影响。通过对极间距为25mm,50mm,75mm,100mm,115mm五种工况的模拟,发现极间距增大,颗粒临界粒径减小,颗粒运动的距离变化不大,但轨迹相似。通过对不同工况极间距的模拟,得出75mm为最优工况的极间距、临界粒径为1.9mm,有利于控制结瘤物生成。(4)抑制电解槽内结瘤物的生成还有很多措施,如在电解槽内定期加入LiF、控制好下料速度、开发新型电解槽等,这些对于延长电解槽的寿命是很有帮助的。