铝电解预焙--赖延清。李艳红.pdfVIP

维普资讯 第 33卷第 6期 中南工业大学学报 V01．33 No．6 200 2年 l2月 J．CENT．SOUTH UNIV．TECHNOL Dee． 2 0 0 2 铝 电解预焙 阳极原料配方对 阳极过 电位 的影响 赖延清。李艳红。李 劫。刘业翔 (中南大学 冶金科学与工程学院，湖南 长沙 410083) 摘要 ：铝电解碳素阳极过 电位高达400—600mV，导致吨铝电耗和原铝的生产成本增加 ．作者通过不 同原料配方(沥 青量和残极添加量)工业试验预焙阳极取样 ，在 实验室用 “改进断电流法”进行阳极过 电位测试 ，考察 了铝用碳素阳 极生产 中粘结剂沥青含量和残极添加量对阳极过 电位的影响．研究结果表明：随着沥青量 的增加 ，试验 阳极的过 电 位变化不大，但略有降低 ；添加残极时带入 的Na3A1F6，AIF3， q 和 NaF等杂质 ，可加速 阳极过程的电化学和表面 转化步骤，从而降低阳极过 电位 ；阳极孔隙度过高可导致阳极过电位增大． 关键词：阳极过 电位；沥青；残极 ；铝 电解 中图分类号：TI~21 文献标识码 ：A 文章编号：1005—9792(2002)06-0580-o4 铝 电解工业能耗 巨大 ，电能利用率低 ，表征阳极 求改变 阳极配方 中沥青含量和残极添加量外 ，各类 电化学活性的阳极过 电位高达400～600mV，导致吨 试验预焙阳极所用原料及其制备条件均保持一致， 铝 电耗和原铝生产成本增加uJ． 以便进行 比较 ． 预焙铝 电解槽在生产过程 中，阳极炭块 随着 电 如图 1所示 ，采用置于高温 电阻炉 内的竖式配 解过程 的进行而不断消耗 ，当阳极消耗到一定程度 ， 置 电解槽 ，在温 度为 970℃，成分 (质量分 数)为 电解质接近阳极钢抓时(使用 3～4周后)，需将残余 76．83％Na3A岷 ，8．17％ 203，10％A ，5％Car~的 阳极 (残极 )提 出，换人新 阳极 ，这将 产生大量 的残 熔体 中进行 阳极过 电位测试 ．为保持一定 的阳极面 极 ．为回收残极碳素材料 ，需将残极表面粘结 电解质 积 ，阳极上部和下部 由与之紧密结合 的烧结氧化铝 清除，经破碎后作为 阳极骨料按一定 比例返 回阳极 管包覆 ，其 中上管倒角成 圆锥 曲面状 ，以减少 阳极气 生产过程 ．添加残极对预焙 阳极 的性能产生很大影 体析出所导致的阳极电位波动 ．为使 电流分布均匀 ， 响 ．残极表面虽经清理，但总会带人一些杂质元素到 在槽底烧结氧化铝板上钻一 网孑L，以使 阳极置于坩 预焙 阳极块 中，这些杂质元素大多可作为炭素材料 与空气或 CO 反应的催化剂 ．在 电解生产过程 中， 预焙阳极的空气或 Co’反应活性 因残极 的添加而 提高 ，从而增加 了阳极 的额外消耗 J．在此 ，作者从 不同原料配方 (沥青量和残极添加量)工业试验预焙 阳极取样 ，在实验室进行 阳极过 电位测试 ，以考察铝 用碳素 阳极生产中粘结剂沥青含量和残极添加量对 阳极过 电位 的影 响 ． 1 实 验 l一 阳极钢棒 ；2一铂 ．铑铂 (1O％Pt)热 电偶；3一石墨坩锅 ； 4一 电解质熔体 ；5一带孔刚玉圆板；6一阴极钢棒 ； 用直径为 15llLrn的金刚石空心钻头 ，于 同一 阳 7一钨丝；8一铝参 比电极 ；9一刚玉套管；lO一碳素试验阳极 ； 极车间所生产的同一批试验预焙 阳极上钻取实验所