融盐铝电解中若干物理化学问题的研究

概述了融盐铝电解中若干物理化学问题,这些是50多年来作者一直思索着的问题·其中涉及电极湿润性,金属在融盐中的溶解,制取铝基母合金,工业铝电解槽的能量平衡,以及低温铝电解·所得的结论,是也有,非也有,希望继续加以研究·     

X射线衍射分析技术在电解铝工业中的应用

介绍了铝电解工业中铝电解质的成分与分子比的分析、阴极碳砖石墨化度的测定和煅后石油焦、阳极炭块晶粒尺寸的测定.方法简便、快速、准确,对铝电解生产具有指导意义.     

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。     

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     

中国铝电解工业迈入21世纪的新发展

本文回顾了中国铝工业的发展历程 ,提出三个发展阶段 ,现在正是大型预焙槽的发展阶段 讨论了在新世纪之交怎样思考发展中国铝工业 ,提出了“铝电解中高产、优质、低耗、长寿与低污染五者一致”的命题及其涵义 讨论了预焙槽的若干明显优点 ,以及预焙阳极造价较高的问题 这需要在建设过程中作通盘的考虑和论证 文中还提到了铝厂废旧阴极碳块的综合利用以及旧槽集中大修理问题 ,还提出用预焙槽实现低温电解的前景     

论铝电解生产中各种技术要求

铝电解过程中所使用的技术要求会影响铝产品质量,同时关系到生产加工的整体结构。如果采用合理、科学的电解技术,不但可以提高产品的质量和效率,同时还有提升自身企业的声誉,因此研究铝电解技术对企业的健康发展可谓举足轻重。     

21世纪伊始铝电解工业的新进展

21世纪伊始，法国500kA特大型预焙阳极电解槽，以及中国320 kA大型电解槽的出现，标志着铝电解工业的重要新进展。文章从理论上分析了大型电解槽的优越性，论述了减少电解槽的热损失系数，即减少按单位电量核算的热损失量，便是大型槽能够节省电能的理论基础；应用低温铝电解和惰性电极是铝电解工业今后的发展方向。     

论述铝电解节能降耗的措施

目前,随着国民经济的发展,我国已栖居有色金属生产大国和消费大国。铝制品行业发展迅猛,为国民经济的提升带来巨大的动力。铝电解主要的成本构成部分是电能,当前国内电解铝生产1吨铝需要消耗13000-15000KWh的直流电。电流效率低下以及阴极电压降偏高是目前国内电解铝时电耗高的原因之一。巨大的资泺消耗也给经济的发展带来一定的压力。以下就针对目前固内铝电解中的节能降耗问题进行分析并提出可行的措施,旨在为铝电解的节能事业贡献力量。     

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.     

铝电解设备、工艺与控制技术的综合仿真优化方法

根据铝电解过程的特性 ,对铝电解设备、工艺和控制技术进行综合仿真优化 ,将这 3方面的模拟 (或仿真 )模型与算法有机地结合起来 ,建立了综合仿真优化模型与算法 ,并建立了铝电解在线综合仿真优化与闭环控制系统 .实践结果表明 :该系统不仅能实现常规的静态仿真计算 ,而且能实现在线闭环控制过程中的动态仿真计算 ,从而为铝电解设备、工艺及控制技术的综合优化提供了新的方法与手段     

Fe-40Cr-5Al合金阳极在800℃和900℃的电解腐蚀行为

采用真空感应熔炼法制备了铝电解用Fe-40Cr-5Al合金阳极.研究了合金阳极材料在800℃和900℃下的电解腐蚀行为.电解测试采用冰晶石-氧化铝低温电解质体系,阳极电流密度为0.5 A.cm-2,电解时间为10 h.结果表明：随着电解温度的降低,合金阳极的腐蚀速率减小;在900℃电解后,合金表面形成了多孔结构的腐蚀层;在800℃电解后,合金表面形成了保护性氧化膜,氧化膜分为两层,外层为尖晶石结构的Fe（Al,Cr）2O4,内层为Fe、Cr和O构成的复合氧化物,其中收集的铝产品纯度为98.552%,合金阳极的腐蚀速率为5.51 cm.a-1.     

探析铝电解生产中碳渣的危害性

通过对铝电解生产中产生碳渣的危害性研究,从铝电解生产中碳渣的产生入手,刻画出碳渣的存在会增加电能消耗、损环电解两极、形成侧部漏电等关键问题,从三方面提出碳渣危害的有效解决措施,为提高铝电解生产的高质量、高效益提供理论参考.     

300kA铝电解槽阴极破损机理研究

研究了300 kA大型铝电解预焙槽的阴极破损机理,电解槽停止运行后通过干法剖炉,现场取样分析与观测,研究阴极炭块破损现象,阴极炭块发生断裂、漏眼,表面存在腐蚀坑.由钠渗透、阴极生成碳化铝、电毛细现象、铝和电解质等向阴极炭块缝隙渗透是造成阴极膨胀开裂的原因.分析了影响槽寿命的因素,认为提高阴极质量,加强电解槽启动初期管理,并通过采用石墨化阴极等新材料新技术,不但可降低炉底压降,形成完好的炉帮,而且有效地提高槽寿命.     

铝电解过程化数据分析与其在铝液优化配比中的应用

在铝电解生产过程中,运用计算机及网络技术对生产过程中的数据进行自动采集与加工,了解铝液配比过程,确定配比算法,从而使用过程化数据调整配比方案、配比策略,实现个性化生产。     

金属陶瓷惰性阳极铝电解扩大实验研究

用新研制的铝电解金属陶瓷材料做铝电解阳极,在摩尔分子比为2 8、饱和氧化铝浓度的冰晶石系电解质中进行100A电流电解实验,电解温度为960℃,阳极电流密度为1 0A/cm2·实验结果表明,该金属陶瓷阳极具有优良抗热震性的同时显示出优良的抗氧化耐冰晶石熔盐腐蚀性能,阳极年腐蚀速率为24mm/a,阴极铝的质量达到98%·使用铝参比电极测得在960℃下该阳极的反电动势为2 2V·经奥氏气体分析仪检测表明,释放出的阳极气体中氧气的含量为98%～100%·     

铝电解数字孪生体构建及应用研究

智能制造与传统铝电解技术的深度融合,引领着铝电解行业可持续发展,但是当前铝电解实体装备与数据模型缺乏有效映射,阻碍了铝电解行业智慧转型的步伐。因此,本文将数字孪生技术与铝电解生产技术有机结合,开展铝电解数字孪生体整体架构设计、关键技术研发及应用研究,构建物理实体、虚拟模型、孪生数据、智能决策服务及虚拟-现实交互连接五维模型。铝电解物理实体划分为电解厂、电解车间及电解设备三个层级,通过三维场景数字化建模、离线物理场建模及动态仿真数学建模,映射与之对应的虚拟模型。使用交互连接技术进行物理实体与虚拟模型实时同步孪生数据,部署铝电解数字孪生体原型系统,实现铝电解生产环节虚实映射,为铝电解行业数字化、智能化转型提供了先进思路与技术方法。     

低温铝电解的有关研究

作者对低温铝电解进行系统的理论与实践探讨,其内容主要包括低温铝电解的定义与低温铝电解的意义等,并进一步对含有锂盐的低温铝电解工业试验进行了具体的介绍.     

基于分布式感知的铝电解智能识别系统及应用

传统铝电解过程人工干预较多,决策的随意性和不可靠性直接影响着电解槽的运行稳定性,进而对技术经济指标产生重大影响。为推进铝电解生产实现智能制造转型升级,采用新型分布式检测装置实现电解槽状态参数实时获取,并在此基础上结合两级智能识别方法,实现生产过程的精细化控制。研究结果表明：在实际投运过程中,上述技术使国内某铝电解厂350 kA系列阳极效应系数降低到0.006次/(槽·d),平均电流效率提高1.3%,每生产1 tAl节电338 kW·h,取得了显著的增效节能减排效果,可为铝电解槽数字孪生体的构建提供参考。     

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.     

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。