A Model Based Parametric Study of Alumina Feeding and Dissolution

Alumina blir brukt som råmateriale i den energikrevende Hall-Hèroult-prosessen for produksjon av aluminium. I denne prosessen blir aluminapulver matet til et kryolittbad med jevne mellomrom. Det utfordrende miljøet i den industrielle elektrolysen gjør det vanskelig å studere enkelte fenomener som påvirker prosessen. Fysiske modeller blir av den grunn ofte brukt i forskning på området. Energikravet til prosessen vil kunne reduseres ved hjelp av raskere innløsning, samt mer effektiv mating og spredning. Denne oppgaven omhandler en modellbasert parametrisk studie av mating og innløsning av alumina, med fokus på effekten av variasjon i temperatur, partikkelstørrelsesfordeling (PSD), og gassutvikling. Eksperimentene ble gjennomført i en vannmodell og dokumentert med videokameraer. Hvert forsøk ble grundig prosessert ved hjelp av bildebehandlingsprogramvare, før resultatene ble presentert som grafer der overflatearealet til pulveret ble plottet mot flytetiden. I løpet av de innledende eksperimentene ble det utført undersøkelser rundt pulverfastsettelse til vannmodell forsøkene for å simulere alumina, med Natreen strøsukker som et velegnet resultat. Optimalisering av vannmodellen for å øke dens likhet til industrielle celler ble også utført under disse eksperimentene. Resultatene fra vannmodellen viste viktigheten av PSD i forhold til flytetid. PSD med en stor andel fine partikler ga økt flytetid med gjennomsnitt mellom 240 og 550 sekunder. Eksperimentene med en lavere andel fine partikler viste en gjennomsnittlig flytetid mellom 35 og 135 sekunder. Resultatene indikerer i tillegg at en økning i temperatur og gassutvikling vil gi raskere innløsning og redusert flytetid. Det ble konkludert med at valg av pulver og modelloptimalisering har vært vellykket, samt at det har blitt oppnådd resultater i vannmodellen med likheter til tidligere studier. En hel-automatisert metode for etterbehandling av videoer ble ikke oppnådd, ettersom lysforhold viste seg å være en større utfordring enn først antatt. Til slutt er det lagt frem forslag til videre arbeid. Disse har fokus på mer nøyaktig kontroll av PSD og nærmere undersøkelser av hvilke faktorer som kan bidra til automatisering av bildebehandlingen