预焙铝电解槽阳极底部开排气沟对电解质流场的影响

对预焙铝电解槽阳极底部开排气沟时周围电解质流场进行计算,发现部分阳极气体可以通过排气沟向外排放,减少气泡在阳极底部停留时间和阳极底掌气泡覆盖率,从而有利于降低极间电阻压降和阳极效应系数,减少电解能耗;另一方面气体带动电解质进入排气沟,然后进入电解槽侧部通道,扩大了电解质循环通道,促进了阳极周围电解质流动和槽内的传质传热,有利于保持电解正常进行,相比之下排气沟为通沟时较非通沟更有利于保持电解质流动稳定;同时由于排气沟促进了阳极气体排放,使铝液与阳极气体发生“二次反应”(即电解还原的铝卷入电解质中被阳极气体重新氧化)的机会减少,有利于提高铝电解电流效率。     

镍铁尖晶石基金属陶瓷惰性阳极的研制

采用热压烧结的方法制备了镍铁尖晶石基金属陶瓷试样,用于铝电解的惰性阳极。实验制得了相对密度大于98%的阳极试样,并研究了试样的导电性能和抗电解质腐蚀性能。结果表明,所得的阳极试样的电导率随温度的升高而增大,在900℃时电导率在40Ω-1·cm-1~60Ω-1·cm-1之间。在电解过程中,阳极电压降平稳(2.8V~3.2V),表明阳极的电阻在电解过程中没有明显变化,导电性能稳定。用反电动势法测量电解反应的分解电压为2.2V~2.5V,表明电解反应为2Al2O3=4Al+3O2,电极呈现良好的惰性。电子显微分析表明,试样抗冰晶石-氧化铝熔盐腐蚀的性能良好,电解质通过对Fe2O3的溶解来腐蚀阳极。     

氢气扩散阳极电解铝技术研究进展

高能耗、高污染是Hall-Heroult铝电解槽无法克服的先天不足.氢气扩散阳极(HDA)电解铝方法无论在能耗还是在排放上,比Hall-Heroult铝电解槽或者是其它技术有明显的优势.它已经在冶金、燃料电池等领域得到广泛的应用并且取得了较好的节能与环保效果.氢气扩散阳极在电解铝领域应用的难点在于,探寻合适的气体-电极-电解质系统和有效控制HF排放.基于吉布斯自由能的化学反应动力学仿真分析为解决这些问题提供了便利.研究表明,Ni合金可能可以胜任电极材料的要求;而合理设计阳极结构,迅速转移主反应中生成的水蒸汽,可以较好地解决HF排放问题.     

铜在3.5%NaCl中阳极溶解过程的研究

采用伏安法研究了铜在3.5%NaCl溶液中的阳极溶解过程，并采用SEM和EDS对表面产物进行了分析.结果表明，铜电极阳极溶解的产物为CuCl；在阳极溶解过程中可生成吸附态的CuClads，电极反应受扩散过程控制，同时电荷传递也影响电极反应的速度；在静态电极和高电位扫描速度条件下，线性电势扫描曲线上出现第二个阳极峰，并且此阳极过程受扩散控制.     

小型金属陶瓷惰性阳极的低温铝电解实验

本实验采用自行研制的小型镍铁尖晶石基惰性阳极 (直径 43mm)与冰晶石 -氧化铝系低温电解质 ,在 85 0℃下进行电解实验 ,保持阳极电流密度lA/cm2 ,实验共进行 11小时 ,得到了少量的金属铝。实验结果表明 ,在此电解温度下 ,构成惰性阳极的金属陶瓷材料抗电解质腐蚀的能力较强 ;阳极在实验后出现的裂纹说明材料的抗热震性有待进一步提高 ,而且本实验中惰性阳极与金属导杆的连接方式也需更深入研究。     

融盐电解中的阳极电流效率

报道了ＮａＣｌ－ＡｌＣｌ３融盐电地和三层液精铝电解中的阳极电流效率研究结果。指出，在低电流密度下铝阳极的电流效率超过１００％（按生成Ａｌ３＋离子计算）。这种事实表明铝的阳极溶解反应中可能生成了一部分低价铝离子。讨论了冰晶石－氧化铝融盐电解中碳阳极上电化学生成ＣＯ气体以及有关的阳极电流效率问题。     

钕电解阳极产物的研究

用Orsat气体分析器和色谱－质谱联用仪研究了正常电解和发生阳极效应时钕电解的阳极气体成分,探讨了温度,阳极电流密度等对阳极气体组成的影响,计算了钕电解的总反应方程式,结果表明,正常电解时钕电解的阳极气体主要成分为CO,另有少量CO2,气体组成与铝电解有所不同,电解温度升高,CO的相对含量增多,电流密度增加,CO的相对含量减少,发生阳极效应时,利用色谱－质谱联用仪首次检测出阳极气体中所含氟碳化合物为CF4。     

基于GA-BP的NiFe2O4基金属陶瓷阳极优化设计

采用BP神经网络对铝电解NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的电解腐蚀过程进行了系统辨识。建立了以Al2O3质量浓度、电解温度、分子比、面积比和电流密度为输入,腐蚀率为输出的网络模型。在材料的设计中,采用了GA-BP优化方法,BP网络参与GA迭代计算时对个体的评价。应用结果表明,NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的电解腐蚀率预测结果与实测值吻合;优化设计的结果与实验值很接近。     

电解质对铝电解用阳极润湿性的研究

测试了熔融状态下三种不同组分的电解质对碳阳极和自制的镍铁尖晶石基金属陶瓷惰性阳极的润湿性.实验结果表明,电解质对惰性阳极的润湿性明显好于对碳阳极的润湿性,不同电解质成分对阳极的润湿角有一定影响.工业冰晶石中加入Al2O3能够改善电解质对阳极的润湿性,添加剂CaF2对提高电解质对惰性阳极的润湿性基本没有贡献.     

稀土熔盐电解中新型阳极的研制及耐蚀性能

针对稀土金属钕的氟化物系熔盐电解中石墨阳极所存在的一系列问题,研制了一种新型的电极材料-稀土氧化物阳极;并对其在电解过程中的腐蚀机理进行了较为详细的探讨,提出了还原反应、电解质对电极材料的润湿渗透、电极组分的溶解,析氧膨胀等几种可能的腐蚀原因。     

铝电解用NiFe2O4-10NiO基金属陶瓷惰性阳极的耐腐蚀性能

制备铝电解用NiFe2O4-10NiO基金属陶瓷惰性阳极,并在实验室电解槽中考察其电解腐蚀性能。结果表明,电解过程中虽然惰性阳极在960°C熔盐电解质中表现出优异的耐腐蚀性能,但采用XRD、SEM/EDX和金相分析其物相组成和微观结构后发现,电解后阳极中的金属相发生了优先腐蚀,在阳极表面产生大量孔洞。NiFe2O4相中的 Fe 元素的优先溶解可能导致 NiFe2O4晶粒的不均匀腐蚀。溶解在电解液中的 Al2O3与阳极中的 NiO 或FeO 发生反应生成的 NiFe2O4-NiAl2O4-FeAl2O4相对 NiO 相的吞并以及体积膨胀,阳极表面形成致密的NiFe2O4-NiAl2O4-FeAl2O4保护层。因此,致密的NiFe2O4-NiAl2O4-FeAl2O4保护层可以阻挡阳极表面金属相的损失和陶瓷相的腐蚀。     

新型铝电解金属基复合材料惰性阳极研制与应用

研制了一种了铝电解惰性阳极的新型金属基复合材料，复合材料阳极导电性好且具备优良的抗氧化耐冰晶石熔盐腐蚀性能。在温度为850℃，60安培电流，阳极电流密度为10A／cm^，摩尔分子比为18的30％氧化铝浓度的冰晶石系电解质中进行了长时间的电解应用。结果表明，电解过程进行较为平稳，阳极周围产生大量气体。阳极腐蚀速率为2391mm／year，电解铝产品质量达到98％～99％，解决金属基惰性阳极电解过程合金成分对产品的污染问题。     

NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极腐蚀组元在电解质中的传质研究

通过计算铝电解用NiFe2 O4基金属陶瓷惰性阳极腐蚀组元Fe、Ni和Cu在铝电解质中的传质系数,讨论了不同过热度下不同阳极腐蚀组元在电解质中的传质行为.结果表明,过热度对不同腐蚀组元的影响不明显,Cu的抗腐蚀性能最好,Ni次之,而Fe最差.     

新型炼铝电极材料

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-Co-Al-O构成.在电解温度960℃,氧化铝质量浓度为6.0%,阳极电流密度为1.0 A/cm2,分子比为2.6的电解质中对其进行了10 h的电解.电解过程平稳,电解铝产品纯度达到96%～99%,阳极气体中氧气的含量为98%,反电动势为2.45 V,高于理论值0.25～0.35 V.此阳极具备较好的导电性、抗氧化和耐腐蚀性.采用X射线衍射和电子探针微分析仪(EPMA)对电解后的阳极进行分析,发现阳极表面存在铁酸镍、铝酸铁等尖晶石型化合物,阳极表面下层为铝酸铁、钴酸镍等陶瓷相以及金属相;金属相和陶瓷相相互弥散分布构成结构致密的金属陶瓷层.     

关于铝电解阳极过电压的性质及其在能量平衡中的作用问题

本文从文献分析入手,讨论了铝电解过电压的性质与作用。过电压属于能量平衡中总电压收入的一部分,它的变化必使平衡发生移动,需要采取相应措施,方能维持所要求状态的平衡。阳极过电压的产生徒使铝电解多耗一部分能量。而这部分能量并非以电能形式用于分解氧化铝,而是在阳极-电解质界面处转化为热。     

一种新型热水器用铝合金牺牲阳极

研制出了一种可用于贮水式热水器的新型铝合金牺牲阳极材料,该阳极材料在自来水中的开路电位-1．2～-1．3v（相对于饱和甘汞电极,下同）,工作电位-1．1～-1．2v,单位面积上发生的保护电流适中,随水温变化不大,无水垢以及颗粒脱落现象,电流效率大于75％,使用寿命是镁电极的2倍以上,是一种可代替镁阳极的热水器牺牲阳极材料。     

新型铝电解阳极-ZrO_2固体电解质阳极的研究概述

介绍了新型铝电解阳极-ZrO2固体电解质阳极在国内外的研究情况,并对其工作原理和优点作了简要阐述。     

Fe-40Cr-2Ce合金阳极900℃氧化及电解腐蚀行为

采用真空感应熔炼法制备铝电解用Fe-40Cr-2Ce合金阳极。研究了合金阳极900℃下的氧化和电解腐蚀行为。电解测试采用900℃的NaF-AlF3低温电解质体系,阳极电流密度为0.5 A/cm2,电解时间10 h。结果表明：合金的氧化动力学曲线遵循抛物线规律;合金中高浓度的Ce形成晶界沉淀,造成Ce的＂活性元素效应＂失效。电解后的阳极表面生成连续的FeCr2O4尖晶石相氧化膜。根据热腐蚀酸-碱溶解机理,氧化物在氧化物/电解质界面上的溶解度负梯度造成了阳极表面氧化物的持续的溶解。电解质中高浓度的氧化铝有利于减缓氧化膜的酸性溶解,降低合金阳极的电解腐蚀速率。     

ZnFe2O4基材料在NaF-AlF3-Al2O3熔盐中的腐蚀

采用锌铁尖晶石材料作为铝电解惰性阳极,考察了这种阳极在 熔盐中的腐蚀 行为,阳极电流密度为0～2.5A/cm2．实验结果表明,锌铁尖晶石材料在阳极极化条件下的NaF-AlF3-Al2O3熔盐中具有很好的耐腐蚀性能．在低电流密度下,阳极材料的腐蚀速度随电流密度的增大而增大,最高的腐蚀速度出现于0.5～0.75A/cm2．此后,腐蚀速度随电流密度的增大而降低．实验证明,高阳极电流密度(＞1.5A/cm2)、熔盐电解质中保持高Al2O3含量和低NaF/AlF3摩尔比,对降低阳极材料的腐蚀速度有利,这也将是惰性阳极应用的重要条件．     

铝电解用预焙阳极开槽问题

铝电解用预焙阳极是铝电解阳极碳素材料,它的好坏不但影响铝电解预焙阳极的单耗,而且还影响铝电解槽况及其他技术经济指标。本文对近两年来我国电解铝厂开槽阳极的应用及阳泉铝业200kA大型预焙阳极电解槽上进行的工业试验,探讨了铝电解阳极开槽的方式、方法以及开槽对铝电解过程的影响。