电解铝阳极炭块溶液浸渍优化处理.pdf

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1、2001年11月重庆大学学报（自然科学版）VOl.24第24卷6期JOurnalOfChOnggingUniversit（yNaturalScienceEditiOn）NOv.2001文章编号：1000-582X（2001）06-0082-03电解铝阳极炭块溶液浸渍优化处理!蒋汉祥，朱子宗，陈鹏辉（重庆大学材料科学与工程学院，重庆400044）摘要：阳极炭块优化处理的目的是降低炭块孔隙率，提高其抗氧化性能，降低阳极消耗；提高阳极炭块的导电率，降低电耗，提高经济效益和改善环境质量。溶液浸渍处理法：阳

2、极炭块先用AlCl3溶液浸渍，再用氨水浸渍，然后在950C进行焙烧处理。研究表明：影响阳极炭块优化处理质量的主要因素是焙烧时间、溶液浓度和浸渍时间。采用AIIBIICIII条件优化处理的阳极炭块与空白阳极炭块相比，填充率达到19.06%，电阻率降低幅度高达34.24%。关键词：阳极炭块；浸渍处理；填充率；电阻率中图分类号：TF802.4+2文献标识码：A电解铝用预焙阳极炭块浸渍处理的目的是降低孔2阳极炭块溶液浸渍优化处理隙率，提高抗氧化性能，降低吨铝阳极消耗，提高阳极炭块导电率，降低吨铝电耗，两者

3、均可降低生产成本，2.1对浸渍剂要求提高经济效益。另外，还能减少CO2的排放量，改善环阳极炭块浸渍处理要求浸渍剂符合下列条件：境质量。目前，国内对阳极炭块的优化处理是在炭素1）对阳极炭块的渗透性强，粘附性好；中添加少量的锂盐。笔者对炭块溶液浸渍处理进行了2）在一定条件下易于固化，提高炭块密度和强研究。度；3）不影响电解铝的质量。［1-3］1阳极炭块的处理现状［2，3］2.2浸渍处理原理氧化铝电解在阴极生成铝，在阳极析出CO2，其反预焙阳极炭块先用AlCl3溶液浸渍，再用氨水浸33渍。用AlCl溶液

4、浸渍炭块，使Al3+进入阳极炭块孔应式为：Al2O3+C=2Al+CO2。当反应产生的气3223+隙中，用氨水浸渍使NH3·H2O与Al作用生成白色胶体中CO2浓度为100%时，吨铝理论阳极炭块消耗为状的氢氧化铝沉淀：AlCl3+3NH4OH=A（lOH）3"+344kg，由于还有少量的CO生成，以及空气中的氧在3NH4Cl，生成的A（lOH）3微溶于氨水，即A（lOH）3+高温下与炭块发生反应生成CO2，故吨铝实际阳极炭--OH=AlO2+2H2O，不溶于加有铵盐的稀溶液中。因块消耗为450kg

5、左右。为铵盐中的铵离子会因同离子效应作用抑制NH3·H2O炭素材料具有良好的耐高温腐蚀性能，但炭素材的电离，铵盐能分解偏铝酸盐而生成氢氧化铝沉淀：料孔隙度高，在高温下易氧化烧损。为了提高炭素材-+，将溶液煮沸可促料的抗氧化性能，可向炭素中加入添加剂，对阳极炭块AlO2+NH4+H2O=A（lOH）3+NH3进行涂层以及熔盐浸渍和溶液浸渍处理。浸渍处理比进其反应，并将NH3驱出。其他方法工艺简单，操作方便，能大批量处理，投资较A（lOH）3存在于炭块孔隙中，经焙烧生成Al2O3和!少。水蒸汽即2A（

6、lOH）3###Al2O3+3H2O，Al2O3留在炭块目前，国内对电炉炼钢用的炭阳极棒采用硼酸、硼孔隙中，提高了炭块密度和机械强度，降低了阳极炭快砂溶液、磷酸、硼酸盐溶液浸渍处理，但对电解铝预焙的氧化烧损，故减少了阳极消耗。同时，提高了炭块的阳极炭块进行浸渍处理国内尚未见报导。导电率，降低了电耗。!收稿日期：2001-07-04作者简介：蒋汉祥（1943-），男，江苏丹阳人，重庆大学副教授，从事有色金属和合金钢的研究。第24卷第6期蒋汉祥等：电解铝阳极炭块溶液浸渍优化处理832.3条件试验与结果

7、分析表2空白试样焙烧时间与烧损率试验步骤如下：因素与结果样号l）称出阳极炭块重量（70mmX30mmX25mm）并#C/h!!%放入盛有AICI3溶液的容器中。l0l.07.96lll.58.l02）在常温下浸渍，浸渍液浓度为AI、AII和AIII，浸l22.08.50渍时间为BI、BII和BIII。平均8.223）浸渍试样与空白试样（称量后）一道放入炭质由表l知，9个浸渍焙烧后的阳极炭块试样平均烧损方盘中，用炭粉覆盖，在950C条件下焙烧，焙烧时间率为7.l5%，与3个空白试样的平均烧损率8.2

8、2%相比，为CI、CII和CIII。升温、恒温和降温制度模拟生产实烧损率降低l3.07%。际，但时间短得多。2.3.2主要技术参数对阳极炭块电阻率的影响4）计算出各试样的烧损率、填充率和电阻率降低空白样和浸渍样焙烧后的阳极炭块电阻率测定结率。果如表3所示。2.3.l主要技术参数对阳极炭块烧损率及填充率的影响表3阳极炭块浸渍试样与空白试样电阻率影响阳极炭块浸渍处理效果的主要因素是浸渍样号l23456剂的浓度A、浸渍时间B和焙烧时间C。浸渍温度为"!!·mm0.2730.2790.26