废阳极生产高石墨质阴极炭块新工艺

本项目开发了新的铝电解槽炭质内衬材料，采用废预焙阳极炭块为原料，利用快速石墨化的生产技术生产废阳极石墨碎，使用废阳极石墨碎、电煅煤和中温沥青等原料生产高石墨质阴极炭块。项目关键技术和创新点：     

铝电解槽废阴极炭块高温处理技术的研究与应用

铝电解槽大修时会产生大量的含有氟化物和氰化物的废阴极炭块,如果直接排放会对生态和环境造成很大危害。基于目前的填埋处理和湿法处理存在维护成本高、氟化物分离不彻底、固体废弃物无法有效利用的现状,提出了铝电解槽废阴极炭块高温处理技术,并对其研究思路、试验过程和工业应用进行了介绍。经过一年多的不断探索及中试试验,实现了废阴极炭块的无害化及资源化处理。     

电解质对石墨质阴极炭块的润湿性研究

阴极炭块中石墨含量不同,电解质对其润湿性也不相同。本文研究了电解质对20%、30%、75%和100%石墨质阴极炭块的润湿性,通过对润湿角的观察和测量,比较电解质对不同石墨含量阴极炭块的润湿性,分析润湿与渗透的关系。     

高温法处理铝电解废阴极的机理

高温法是目前国内处理铝电解废阴极的主要研究方向。系统研究了焙烧温度、焙烧时间、样品粒度等对氰化物、氟化物及其它元素脱除效率的作用规律,研究了石墨碎石墨化度、真密度、粉末电阻率与焙烧温度的关系。研究表明,在600℃焙烧时氰化物可以完全分解,在1 000℃以上可以脱除氟及其其它成分(不含碳),氟及其它成分的脱除率主要和焙烧温度有关,焙烧温度越高,氟及其它成分的脱除率越高;石墨碎的石墨化度和真密度随焙烧温度的升高而提高,焙烧温度达到2 600℃时石墨碎的石墨化度达到98.4%、真密度达到2.270 3 g/cm³;石墨碎的粉末电阻率随焙烧温度的升高而降低;焙烧所得石墨碎具有较高的应用价值。     

铝电解废阴极炭块中氟化钠浸出动力学研究

废阴极炭块是铝电解槽大修时产生的危险固体废弃物,由于长期受到电解质的侵蚀而含有大量可溶性氟化物,堆存或填埋处理将造成严重的环境污染。主要研究了废阴极炭块中氟化钠的浸出动力学,揭示了温度、粒度、液固比等因素对铝电解废阴极炭块中氟化钠浸出的影响。结果表明:在液固比25mL/g、温度85℃、粒度0.058~0.075mm的条件下浸出1h,可溶氟浸出率可达98.9%,浸出渣中可溶氟含量为83.53mg/L,低于100mg/L的安全排放标准,可实现废阴极炭块的无害化处理;浸出过程符合固体膜层内扩散控制的收缩核模型,表观活化能为8.97kJ/mol。     

电解质对石墨质阴极炭块的润湿性研究

阴极炭块中石墨含量不同，电解质对其润湿性也不相同。本文研究了电解质对20％、30％、75％和100％石墨质阴极炭块的润湿性，通过对润湿角的观察和测量，比较电解质对不同石墨含量阴极炭块的润湿性，分析润湿与渗透的关系。     

电解铝用阴极制品的石墨化度的测定方法

国内大型槽的容量越来越大,但砌筑大型槽的炭块还是阴极炭块,平均槽寿命一般仅为1000-1300天,而国外大型槽平均槽寿命在2500天以上。针对中国铝电解槽寿命仅为国外先进铝厂槽寿命一半的现状,提出在目前普遍采用电煅无烟煤阴极炭块（简称ECA炭块）的基础上,进一步采用碳块中石墨含量更高或石墨化度更高的碳块。     

铝电解用高石墨质阴极炭块的应用分析及工业实践

前言Preface阴极炭块是铝电解槽阴极结构的主要组成部分,它在铝电解生产中既起着阴极导电体的作用,又可作为电解槽内衬材料。阴极炭块的质量直接影响着电解槽的使用寿命和电能消耗,因此国际铝业界十分重视高质量阴极炭块的应用。目前,西欧和北美以及其他地区应用最多的是含有电煅无烟煤50%70%和人造石墨30%50%的高石墨质炭块。而国内最广泛应用的半石墨质阴极炭块(指人造石墨含量小于20%的炭块)与之相比存在着较大的差距,这是造成我国铝电解槽平均寿命短以及其它经济技术指标偏低的主要原因之一。阴极炭块的现状及发展趋势Status quo of ca…     

高温焙烧法处理铝电解废旧阴极炭块

废旧阴极炭块的无害化与资源化已成为制约铝电解行业绿色可持续发展的资源环境难题。利用高温焙烧法处理废旧阴极炭块,基于不同粒度废旧阴极炭块的工业成分和浸出毒性,探索骨料粒度和焙烧温度对高温焙烧处理效果的影响。结果表明,随着骨料粒度的增大和焙烧温度的提高,回收炭材料碳含量逐渐提高,可溶性氟化物含量大幅降低。在最佳高温焙烧参数下,回收炭材料的碳含量由65.21%提高至94.52%,F^-浸出浓度由4 018.55 mg/L降至7.63 mg/L。同时利用化学沉淀法对气态冷凝产物进行固化处理,提取高纯度的CaF₂产品,避免高浓度含氟烟气二次污染。通过高温焙烧法处理铝电解废旧阴极炭块具备技术可行性。     

我国铝用阴极材料的生产及发展趋势

本文总结了我国铝用阴极材料的生产现状及发展方向。石墨含量为30%、50%的石墨质阴极炭块是我国铝用阴极炭块的主导产品,石墨化阴极炭块已在300KA、400k A电解槽系列上得到了工业应用,越来越多的电解铝厂采用了环保且易于施工并能保证筑炉质量的冷捣糊砌筑电解槽。本文提出我国大型铝电解槽铝用阴极材料的发展方向是:采用抗电解质侵蚀能力强、导热导电性能好的石墨化阴极炭块、高石墨质阴极炭块以及高质量环保冷捣糊。     

铝电解废阴极炭块回收利用综述

生产铝过程中产生的铝电解槽废阴极属于有毒有害废弃物,废旧阴极炭块的性质及处理方法已成为近些年研究热点。依照国内外研究进展,笔者综述了不同使用时间下铝电解阴极炭块破损原因及破碎程度,针对不同的破碎原因选择合理的预防手段及修复方法。研究同一铝电解槽中的废旧阴极的不同层面破损程度,以便在后期研究过程中可分类处理阴极炭块,为更好处理废旧阴极炭块提供了可能。在了解废旧阴极炭块的基础上简述了国内外目前处理铝电解废旧阴极炭块的主要方法,归纳为浮选法、化学法、高温法,简述其中具有代表性的处理工艺及优缺点,并作出了总结与展望。      

铝电解废炭素阴极利用现状及发展趋势

铝电解槽废阴极是目前铝电解生产最大宗的固体废弃物。分析了废阴极中的有用成分,综合论述了废阴极的处理现状。提出采用浮选和碱浸工艺可有效回收利用其中的炭和冰晶石。     

铝电解电极废渣的无害化与资源化研究进展

铝电解电极废渣(包括大修渣、阳极炭渣等)作为铝电解工业的主要固体废弃物，不仅含有氟化物和氰化物等有害组分，同时还含有大量优质的炭质和电解质等有价组分，兼具危险固废和二次资源的双重属性，对其进行综合处置不仅可以实现资源循环和变废为宝，还能有效缓解其造成的环境污染问题。以无害化处置、资源化回收以及资源化利用为主线，对铝电解电极废渣的无害化与资源化研究现状进行了综述，指出了目前各技术方法存在的主要问题，并对我国铝电解电极废渣处置的发展方向提出了合理建议，为铝电解电极废渣的综合处置提供参考，对我国铝电解行业的绿色可持续发展具有借鉴意义。     

铝电解槽阴阳极热力分析仿真研究

铝电解是高能耗行业,节能降耗一直是铝电解行业致力研究的课题。借助大型通用有限元分析软件ANSYS,建立铝电解槽阴阳极热结构模型,对铝电解槽阴阳极的热场、应力场进行了数值仿真研究,为降低阴阳极接触电压提供数据支持。仿真结果表明：铝电解槽阴阳极的高温部分集中在阳极炭块底部和阴极中部。而应力集中在阴极底部接触部分,应力最小的地方在阳极炭碗部分。     

铝电解废阴极炭块水浸研究

对铝电解废旧阴极炭块进行XRD分析,了解物相成分后反复水浸,研究水浸次数及温度对铝电解废旧阴极炭块中不同电解质浸出情况。每次水浸实验采用1~2 mm的废旧阴极炭粒,固液质量比1:5的条件下进行实验,过滤得到水浸液和炭粒,蒸发结晶水浸液并进行物相分析。实验结果表明,铝电解废旧阴极炭浸出蒸发结晶量随温度的升高,第1次浸出蒸发结晶量最大,再次水浸蒸发结晶中氟的百分含量增大。浸出温度增加30 ℃后首次浸出氟含量是升温前第1次浸出和第2次浸出氟含量总和。130 ℃浸出F、Al、Na效果较优。      

氟化物体系熔盐电解制备YNi合金

以Y2O3为电解原料,以金属镍棒为自耗阴极、石墨板为阳极,在常规的石墨电解槽中采用氟化物体系熔盐电解法制备了YNi合金.研究了电解时间、电解温度、电解质组成、阴极电流密度等主要技术参数对电解过程的影响,并对所制备的钇镍合金进行了表征.结果表明,熔盐电解制备钇镍合金的较优工艺条件为:电解温度1000℃,电解质YF3与Li...     

废旧锂离子电池电极材料中钴的无氧焙烧回收

综合运用XRD、ICP及TOC表征破碎废旧锂离子电池筛分后得到的电极材料成分,并利用TGA、GC-MS对电极材料的碳热还原反应机理进行探究。在无氧焙烧条件下,废旧锂离子电池中的负极材料石墨与正极材料钴酸锂发生反应,得到产物钴与碳酸锂,经湿式磁选分离后,钴以单质形式富集在磁性固体中,钴回收率为95.12%。     

Wetting of boride cathode coatings by low-melting-point cryolite and liquid aluminum

The liquid meniscus that forms on a solid sample in contact with a melt is weighed to determine the angles of wetting of the following three types of cathode coatings by aluminum and low-melting-point cryolite with a high potassium fluoride content: a hot-pressed titanium diboride sample, borated steel, and borated-aluminized steel. Information on the corrosion resistance of these materials in liquid electrolysis bath media is obtained.     

石墨化阴极在400kA系列电解槽的应用

作为以电力、炭阳极、氧化铝为主力需求的高耗能电解铝企业,为积极响应国家“碳达峰,碳中和”战略目标,某公司率先通过技改措施以达到减碳降耗,采用高导电钢棒、高导电石墨化阴极炭块、强保温底层内衬材料等优化改造方案提高电能利用率,降低综合电耗。以400 kA系列铝电解槽为研究对象,探索石墨化阴极内衬在400 kA系列电解槽上的生产应用研究。石墨化阴极炭块相比石墨质阴极炭块具有更优良的导电性和导热性,可以提高电流效率和电解槽稳定性,阴极压降、平均电压、效应系数和交直流电耗明显降低,电解槽槽寿命亦有所延长,实现了电解槽内衬优化、节能降耗的目标。