ANÁLISE PELO MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS DA FIXAÇÃO HASTE-ANODO EMPREGADO NA CUBA ELETROLÍTICA HALL-HÉROULT

Adriano Mitsuo GOTO¹; Carlos Alberto Rios BRITO JÚNIOR¹; Cleber Araujo CAVALCANTI¹; Felipe Anderson Silva AQUINO¹

¹ UFMA

doi:10.20906/CPS/CON-2016-1032

Resumo

No processo Hall Héroult o alumínio é obtido pela redução eletrolítica da alumina dentro de um forno conhecido por cuba eletrolítica. Este processo atinge temperaturas superiores a 900 ºC no banho eletrolítico onde se imerge, à medida que é consumido, o anodo de grafite. O transporte e imersão deste anodo na cuba é realizada por uma haste metálica por onde se conduz a corrente elétrica necessária ao processo. Comumente, o anodo é chumbado na haste utilizando ferro fundido. No entanto, a elevada resistência mecânica do ferro fundido pode ser comprometida sob condições severas de temperatura e tensões. Isso pode ocasionar o rompimento da estrutura de conexão do ânodo com a sua subsquente queda no interior da cuba eletrolítica. As consequências desta falha para o processo Hall Héroult abrange desde a perda de rendimento energético e a consequente perda de produtividade até a contaminação do alumínio primário. Diante essa observação, nota-se a necessidade de estudos a respeito do processo industrial de redução de alumínio e métodos de avaliação de projetos de modo a minimizar a incidência de falhas durante a operação. O presente trabalho busca analisar por meio de simulações computacionais as possíveis causas de uma falha na fixação haste-anodo durante o funcionamento da cuba eletrolítica. Modelos parametrizados do chumbamento de ferro fundido são construídos no programa computacional SolidWorks. Estes modelos virtuais de chumbamento são submetidos a simulações computacionais no software ANSYS que emprega o método dos elementos finitos. Neste programa são previamente estabelecidos parâmetros térmicos elétricos e mecânicos pertinentes ao processo Hall Héroult. Assim, pretende-se localizar as regiões mais suscetíveis a ocorrência de falha nos modelos de chumbamento feito de ferro fundido.

Palavras-chave: Elemento Finitos; Hall-Héroult; Análise