添加剂对炭阳极性能的试验研究

发布时间：2020-11-16 01:43

　　 炭阳极作为铝电解槽的核心部件,其质量直接影响到电解槽的正常生产和各项技术经济指标。针对我国铝用炭阳极在空气/CO2中抗氧化反应性能差、炭耗高的问题,通过加入合适的添加剂来改善其反应性是切实可行的途径,解决这一问题的关键是找出合适的添加剂。本文尝试用含钛添加剂直接电解制备铝合金,本论文选定了碳酸镍和二氧化钛作为炭阳极的添加剂,研究了添加剂对炭阳极反应性影响的规律,研究了添加剂对炭阳极和沥青焦微观结构的影响,也进行了添加剂对沥青热解过程的影响研究,尝试了针对含钛添加剂炭阳极电解制备铝钛合金的可行性研究,可拓宽添加剂的选择思路和范围。研究成果如下:(1)制备出不同碳酸镍含量添加剂的炭阳极,对CO2/空气中的残余率和粉化率进行测定,用XRD对炭阳极和沥青焦进行检测,用TG-DTG法对沥青热解结焦过程进行了测定。结果表明:碳酸镍对炭阳极反应性影响显著,碳酸镍添加量小幅提高,可提高炭阳极体积密度,也可显著改善炭阳极在CO2和空气中的残余率和粉化率;碳酸镍添加细化了炭阳极和沥青焦的微晶粒度;碳酸镍加入沥青的热解过程表观活化能增大,为52.964 KJ/mol,沥青产焦率大幅增加。(2)制备出不同含量的含钛添加剂炭阳极,含钛添加剂可显著改善炭阳极在CO2和空气中的残余率和粉化率;在含钛添加剂含量为1.5%时,CO2残余率急剧增加,增幅17.92%;当含钛添加剂含量为1.5%时,在空气中的残余率从空白样的51.87%可达68.39%;含钛添加剂添加细化了炭阳极的微晶粒度;在添加量为1.5%时,含钛添加剂加入沥青的热解过程表观活化能可达56.405 KJ/mol,沥青产焦率为50.5%。(3)随着电解的进行,含钛炭阳极电解电压波动,且有逐渐增大的趋势;含钛炭阳极下部消耗成圆弧状,有电解质粘接,电解质进入炭阳极表层区域;使用含钛炭阳极制备出了铝钛合金,钛元素存在偏析的现象,富钛物相出现出棒状形态,电解铝中有未电解的Al2O3颗粒残留;结果表明,通过制备含钛炭阳极电解铝钛合金是可行的。
【学位单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TF821
【部分图文】：

业概况色金属中产量居于第一位[1]。现代铝工业生产过程可化铝电解过程。铝土矿制备氧化铝工艺，将磨细后铝高压下溶出其中氧化铝，并且经过一系列的沉降、洗原料。将无水氧化铝溶解在冰晶石电解体系中进行电[2]。目前唯一的可以工业生产铝的方法是霍尔-埃鲁，通过电解来制备铝成品。电解法电解过程如下图（1-1）所示，在反应槽中炭阳回路，电流从阳极进入到熔有氧化铝的熔融冰晶石电成铝单质沉积在炭阴极上方的铝液中。其中炭阳极作了二氧化碳气体。总的反应方程为（1-1）：2()34()3()232Al Os C All COg

Fig.1-2 Anode production process煅烧将原料在隔绝空气的条件下，放入高温环境下进行热处理。煅发分，改善原料的抗震性、密度、机械强度等物理条件。我国转窑和罐式煅烧炉两种设备。回转窑投资少，规模大、自动化点[17]。破碎和筛分是将煅烧后的石油焦进行机械处理破碎后，按照配方比例筛分料存储起来的过程。破碎过程使用的破碎机。磨粉通常使用的混料程要根据阳极配方。根据配方将原料按照产品性能的需求，按掺混在一起。混捏

图 2-2 RDC161 混捏成型机Fig.2-2 The kneading and molding machine of RDC161过程捏搅拌均匀后，称取 360 克糊料，在 RDC161 混捏成型直径约 50mm、高约 110mm 的圆柱体样品。过程块放入 RDC166 焙烧炉，如图 2-3 所示。在填充焦隔绝，焙烧温度为 1150℃，升温曲线如图 2-4 所示。
【参考文献】

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本文编号：2885471