中低温烧结铝电解用TiB2-碳素复合阴极材料

在1000℃以下制备了铝电解用TiB2-碳素复合阴极材料,并检测了其相关的性能;探讨了原料中复合树脂的含量与烧结后材料宏观形貌的关系及TiB2的含量与材料电阻率的关系.研究结果表明:随着原料中复合树脂的含量减少,烧结后材料形变减小;当复合树脂的含量为3.5%时,材料基本不发生形变;TiB2的含量越大,材料的电阻率越小;当TiB2的含量为70.95%时,中低温烧结制备的铝电解用TiB2碳素复合阴极材料的电阻率、体积密度、耐压强度分别为1.45×10-5Ω·m,2.45 g·cm-3,37.7 MPa;抗拉强度、抗热震性(即急热急冷的次数)和平均线性热膨胀系数分剐为4.06 MPa,10次和1.90×10-6℃-1,满足铝电解用可润湿性阴极的要求.     

TiB2复合阴极涂层的高温电阻率

采用自行研制的高温电阻测试仪,分别测定电极石墨和不同TA含量形稳粒子增强剂的TiB2复合涂层的电阻率.研究结果表明:在960℃时,不添加TA的TiB2复合涂层的电阻率为30.3 μΩ·m,比国家标准对铝电解用半石墨阴极碳块的电阻率的要求值低,可以用于实际生产;添加TA会使TiB2复合阴极涂层的高温电阻率增大,TA最大添加量不能超过6%.     

常温固化TiB2涂层阴极抗钠渗透性

采用自行研制的改进型Rapoport钠膨胀测定仪,分别测定半石墨质阴极和不同TiB2含量的常温固化涂层阴极材料的钠膨胀率.当试样电解后,用扫描电镜观察试样径向剖面形貌,用X射线能谱仪检测试样径向剖面的元素分布.研究结果表明:TiB2涂层阴极的钠膨胀率小于半石墨质阴极的钠膨胀率;随着涂层中TiB2含量的增加,涂层阴极的钠膨胀逐渐减缓,最终钠膨胀率逐渐减小;TiB2含量为60%的涂层阴极的最终钠膨胀率最小,约为半石墨质阴极的最终纳膨胀率的60%;在电解初期,渗透进入TiB2涂层阴极的钠主要集中在涂层中,TiB2涂层本身也是钠渗透进入碳素阴极的阻挡层;常温固化TiB2阴极涂层能提高基体碳素阴极材料抗钠渗透性,减小钠膨胀危害,降低阴极破损率.     

铝电解用SnO_2基惰性阳极导电性的研究

采用二探针法测定铝电解用SnO_2基惰性阳极的电阻率。结果表明,掺加Sb_2O_3,CuO和ZnO,可以通过控价和促进烧结作用而改善阳极导电性;阳极电阻率随温度升高而降低,呈高温半导体特性。     

铝电解用Fe-Ni-Co-Al-2O3金属陶瓷惰性阳极

研制了一种新型铝电解金属陶瓷惰性阳极，阳极基体由Fe-Ni-CoAl2O3构成。在石墨坩埚中，960℃温度下，电解质中的氧化铝质量分数为60%，摩尔比为26；阳极电流密度为10 A/cm2，阳极尺寸大小为120 mm×80 mm×15 mm，石墨阴极尺寸大小为120 mm×40 mm×20 mm，通入的直流电为100～300 A，电解时间各为10 h；实验所得的电解铝产品纯度达到98%以上，杂质主要为Fe，Ni，Co；电解后的阳极外观尺寸无明显变化，阳极气体中氧气质量分数达到98%～99%。阳极的反电动势为245 V，比理论分解电压仅高出025 V证明该阳极为惰性阳极，在电解槽中进行的是Al2O3的分解反应。     

电沉积TiB_2复合涂层阴极抗蚀性的研究

本文在实验室中用电沉积法制备了TiB_2—碳素基体复合涂层阴极试样,并进行了电解实验。借助电子显微镜和电子探针对试样电解前后的组织结构进行观察分析。结果表明,涂层为细密的TiB_2多晶体,有较强的抗蚀性,能被铝液良好湿润,可提高电流效率(达95％)。电解时的微量损耗主要是在铝液中溶解—磨蚀。此种材料可作为新型铝电解阴极材料。     

铝电解用惰性阳极材料研究的发展概况

本文论述了铝电解生产中采用惰性阳极的重要性和必要性 ,对铝用惰性阳极材料的研究和发展进行了回顾和展望     

铝电解用惰性阳极研究现状

对铝电解用惰性阳极的研究和发展进行了回顾和展望,对已经有的各种阳极材料进行了评述。指出惰性阳极面临的主要问题是阳极材料耐电解质和铝的腐蚀性差。铝电解工业现行使用的碳素阳极存在诸多问题如：消耗大量碳素材料、能量损耗、环境污染等。而使用惰性阳极可在一定程度上解决上述问题。惰性阳极的应用将意味着Hall—Héroult法铝电解技术的一次革命,运用惰性电极可以有益于降低成本(15～20%)、减少能量的消耗并且有利于保护环境。对于环境保护而言,从电解槽中释放出污染环境CO_2、CF_4等气体可以彻底消除。铝电解用惰性阳极材料的研究一直是国际上革新铝冶金技术的重要发展方向。     

Cu-Ni-Al惰性金属阳极铝电解应用测试

采用Cu Ni Al合金作金属阳极 ,在温度 75 0～ 85 0℃ ,电流密度 0 75～ 1 1 0A/cm2 的不同分子比和氧化铝质量分数的Na3 AlF6 NaCl CaF2 Al2 O3 熔盐中进行电解测试·结果表明 ,在不同电解操作条件下该阳极材料的腐蚀程度不一样 ,阳极在熔盐中的腐蚀速率远大于在空气中的氧化腐蚀速率 ,而且阳极电解的腐蚀速率与电解质中的氧化铝质量分数相关 ,氧化铝质量分数大 ,则阳极腐蚀速率小·另外 ,与碳阳极相似的是在高电流密度下腐蚀速率反而小·该材料是一种可开发的惰性阳极材料     

铝电解TiB2/C复合阴极用煤沥青的无机改性

采用无机粒子改性法在200℃下对煤沥青进行改性,分析无机粒子(Al2O3粒子或TiB2粒子)对改性煤沥青结构与性能以及改性沥青基TiB2/C复合阴极性能的影响。研究结果表明:改性煤沥青的结焦值和软化点比未改性煤沥青均有较大提高。无机粒子的添加进一步提高改性煤沥青的结焦能力,但降低改性煤沥青的软化点,与对比改性煤沥青相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青的软化点分别降低4.5℃和2.0℃,结焦值分别提高4.85%和5.35%。经过1 000℃炭化,其残炭率相对于对比试样分别增加3.01%和5.87%。与对比复合阴极相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青基复合阴极的密度分别增大0.45%和1.79%,开孔率分别降低5.08%和5.78%,电阻率从52.93μΩ·m分别降低到48.86μΩ·m和49.95μΩ·m,抗压强度从24.21 MPa分别增加到28.78 MPa和28.06 MPa,电解膨胀率分别降低0.10%和0.16%。无机改性粒子均匀地分布于粘结剂煤沥青炭中。     

铝电解大型金属陶瓷惰性阳极制备及电解测试

采用传统粉末冶金技术,冷压烧结法制备了Cu-NiFe2O4金属陶瓷板状惰性阳极,研究了惰性阳极制备工艺、物相组成。采用此惰性阳极(150 mm×100 mm×10 mm)与冰晶石-氧化铝系电解质,在960℃下进行电解实验,保持阳极电流密度1 A/cm2,实验共进行10 h,得到了少量的金属铝纯度达到97.3%.实验结果表明,制备的惰性阳极可大型化以及扩大试验。     

铝电解过程中锂元素的阴极渗透机理

铝电解生产过程中,由于氧化铝中含有少量的氧化锂导致电解质中氟化锂含量升高,锂元素向阴极内衬中渗透.通过X射线衍射分析与扫描电镜分析,对电解质和阴极炭块中锂元素的存在形式进行了研究,探讨了铝电解过程中锂元素的阴极渗透机理.结果表明:电解质中的锂主要以LiNa₂AlF₆形式存在;电解过程中,电解质中的部分锂离子被铝还原为金属锂并进入铝液中,铝液中锂摩尔分数与电解质中的氟化锂摩尔分数成正比;电解质中的锂主要以氟化物形式通过阴极炭块中的开气孔和裂缝向阴极炭块中渗透,铝液中的锂不会通过铝液向阴极炭块内部扩散.     

大型铁酸镍基金属陶瓷惰性电极电解腐蚀研究

采用热压法制备了D150mm×20mm的铁酸镍基金属陶瓷惰性阳极,进行100A规模电解试验·在900℃下,通以100A电流,进行了24h的电解实验,在整个过程中槽电压比较稳定,表现出良好的导电性能·对电解后阳极试样进行电子显微分析,发现电解质对阳极的腐蚀主要有两个过程:首先是AlxOyF(2y+z-3x)-z离子在阳极放电,生成的氧与阳极中的金属发生氧化反应,产生的金属氧化物溶解在电解质熔盐中;其次阳极反应生成的AlF3沉积在阳极中的空隙中·研究认为阳极腐蚀层的热膨胀系数与阳极基体不同,而引起在阳极冷却过程中表面起层、剥离的现象·初步折算的阳极腐蚀速率为18mm/a·     

金属陶瓷基铝电解惰性阳极材料制备及其非极化腐蚀

为了搞清NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的腐蚀机理,对其复杂腐蚀过程的一个方面非极化腐蚀进行了初步探讨·实验中摸索了阳极材料的制备工艺,发现烧结温度对材料性能影响巨大·采用高温氧化增重法对阳极的氧化腐蚀进行研究,发现其腐蚀过程比较平稳,氧化率增重曲线存在若干起伏,预示着新反应的加入,加快了氧化过程的进行·金属陶瓷阳极试样长时间高温熔盐腐蚀实验发现,不同组成的电解质对试样的腐蚀能力相差较大,含MgF2的电解质对试样的腐蚀能力较强,NaCl含量不同的电解质对试样的腐蚀相差较为显著·     

熔盐电解法制取Al-Si合金

按照工业铝电解生产的方式,采用Na3AlF6 Al2O3体系作为支持电解质,加入SiO2,在熔融状态下电解,得到Al Si合金·利用扫描电镜对产物的形貌和化学成分进行了分析,结果表明合金中Si的含量可达到30%以上,为过共晶产物·结晶Si的形貌是典型的针片状·此产品可作为母合金使用·根据实验结果,对熔盐电解法制备Al Si母合金的机理进行了讨论,认为Al Si合金的生成是由于两种机制共同作用的结果:Al还原了SiO2中的Si,构成Al Si合金;Si与Al同时在阴极析出,形成Al Si合金·保持Al2O3及SiO2的浓度,电解可始终进行·此法可以作为一种新的合金生产方式在实际中应用·