镍铁尖晶石基金属陶瓷惰性阳极的电解腐蚀行为.pdfVIP

维普资讯 第 6卷第 5期 过 程 工 程 学 报 、，01．6NO．5 2006年 1O月 TheChineseJournalofProcessEngineering Oct．2006 镍铁尖晶石基金属陶瓷惰性阳极的电解腐蚀行为 席锦会 ， 姚广春 ， 刘宜汉 1， 张晓明 (1．东北大学教育部材料先进制备技术n-程中心，辽宁 沈阳 110004：2．中国矿业大学材料科学与工程学院，江苏 徐州 221008) 摘 要：采用粉末冶金法制备了10％Ag_NiFe2O4／NiO金属陶瓷惰性阳极，阳极为圆柱形，直径50ITI1TI，高15ITI1TI．在 960℃下进行电流密度为0．8Ac／m2的铝电解实验，电解时间为 10h．研究了阳极在Na3AIF6—5％CaF2—5％A12O3熔体中 的腐蚀行为．电解后的阳极外观尺寸略有变化，但没有发生阳极肿胀及阳极表面起层、剥离的现象，表现出较好的耐 腐蚀性．计算得到阳极腐蚀率为 1，5x10-4g／(cm2．h1，折算为 13mm／8．电解所得铝的纯度在92％～93％之间．对腐蚀后 阳极的表面分析发现，陶瓷相中Ni和Fe组元并不以化学计量数溶解，陶瓷组元的Fe2O，比NiO优先溶解进入电解质． 正对阴极的阳极表面和背对阴极的阳极表面氧元素的含量不同，前者中氧元素多于后者，说明在阳极正对阴极的表面 发生析氧反应更剧烈一些，一部分新生态的氧与阳极表面的金属发生氧化反应生成 Ag304．对腐蚀后阳极断面进行分 析发现，电解质渗透进入阳极内部，与陶瓷基体离解产生的Fe203发生反应，生成 FeF3沉积在阳极的空隙中． 关键词：金属陶瓷：惰性阳极；铝电解；腐蚀率 中图分类号：TF777 文献标识码：A 文章编号：1009—606X(2006)05—0758—05 1 前 言 对电解腐蚀后的阳极进行了微观形貌分析和元素 能谱分析，并对阳极在电解质中的腐蚀行为进行了考察． 低能耗、低单位产能投资和减少温室气体排放的要 另外计算了阳极的腐蚀率，对所得的铝中主要杂质进行 求促进了铝电解工业惰性阳极的研究开发．采用惰性阳 了化学分析(ICP)． 极，阳极不参与下列电极反应： A1203=2A1+3／202． 2 实 验 电解过程中不仅能在阳极上释放氧气，且可提高能效， 2．1惰性阳极的制备 使用惰性阳极，理论分解电压虽然比炭素阳极高，但可 实验所用主要原料为：Fe：O[分析纯，含量以Fe 以通过缩小极距、改善阳极导电性得到补偿．自从 计，为69．8~／o~70．1％( ，粒度为O．5～1．0wn]，NiO[分析 Hall-Heroult电解工艺发明以来，铝 电解用惰性阳极材 纯，含量以Ni计，Ni≥74％( ，粒度为O．5~1．0 “m】和 料就一直是一个广泛研究的课题 【．2】，研究者们进行了大 金属银粉(粒度小于 0．074mm)．首先以Fe2O3和NiO为 量的研究和尝试，以寻求符合铝电解工业应用的惰性阳 原料在 l000℃下预烧结 6h，预合成 NiO过量 l5％的 极材料[3．惰性阳极材料主要分为3类：氧化物陶瓷材 NiFe2O4(其 中 Fe2O3占总质量的 57．908％，NiO 占 料、金属陶瓷材料和合金材料，其中金属陶瓷和合金阳 42．092％)．预烧料经破碎、筛分后按照预先设计的最佳 极在小规模的电解实验中都表现出了较好的性能[，，可 粒度配比进行配料，同时陶瓷粉末中加入 10％金属银 以满足 BenedykIs]提