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Modeling of the Heat Exchange, the Phase Change, and Dissolution of Alumina Injected in Electrolysis Cells

Roger Thomas, Kiss László, Dion Lukas, Guérard Sébastien, Bilodeau Jean-François, Bonneau Guillaume, Santerre R. et Fraser Kirk A.. (2022). Modeling of the Heat Exchange, the Phase Change, and Dissolution of Alumina Injected in Electrolysis Cells. Dans Dmitry Eskin (dir.), Light Metals 2022. (p. 363-370). The Minerals, Metals & Materials Series. Cham, Switzerland : Springer.

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URL officielle: http://dx.doi.org/doi:10.1007/978-3-030-92529-1_50

Résumé

For the aluminum industry, understanding each step of alumina addition to the electrolysis bath is critical to reach optimal process conditions. From the injection to the complete dissolution, several physical and chemical mechanisms are interacting: solid and fluid mechanics, heat transfer, phase change, and dissolution. The mathematical model presented in this article uses the discrete element method (DEM) to consider the solid alumina powder as a granular material. It is coupled to the “smoothed particle hydrodynamics” (SPH) method to simulate the liquid electrolyte. The second layer of the model is used to calculate the heat transfer and coalescence of solid materials resulting from alumina sintering and bath solidification. Then, phase change is integrated into the model to consider the solidification of the bath. Sequentially, the dissolution of the alumina particles is reproduced and studied to analyse the injection of the alumina in the future.

Type de document:Chapitre de livre
Date:2022
Lieu de publication:Cham, Switzerland
Identifiant unique:10.1007/978-3-030-92529-1_50
Sujets:Sciences naturelles et génie > Génie
Sciences naturelles et génie > Génie > Génie des matériaux et génie métallurgique
Sciences naturelles et génie > Sciences appliquées
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département des sciences appliquées > Module d'ingénierie
Unités de recherche > Centre universitaire de recherche sur l’aluminium (CURAL) > Centre de recherche sur l'aluminium (REGAL)
Éditeurs:Eskin, Dmitry
Mots-clés:coupled SPH-DEM model, aluminum electrolysis, alumina injection, modèle SPH-DEM couplé, electrolyse aluminium, injection alumine
Déposé le:10 mai 2022 22:35
Dernière modification:10 mai 2022 22:35
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