用于铝电解槽的硼化钛基陶瓷阴极

本文介绍了硼化钛基陶瓷阴极的实验室研究结果,包括电极的制备工艺,物性检测和小型电解实验,结果表明,冷压成型、然后烧结,是一种可行而经济的制造工艺,所得电极导电性和机械性能均好,在电解过程中能被铝良好地润湿,采用这种电极可以实现低极距电解,达到大幅度节能的目的。电极的腐独速率较高,有待进一步研究。     

氯化镁电解时硼化钛涂层阴极性能的研究

研究了 MgCI_2 电解时镁在 TiB_2 涂层阴极、钢阴极以及石墨阴极上的析出状态。实验结果表明石墨上 Mg 的析出状态较差,而石墨基底涂上 TiB_2 后镁对电极的润湿性能变好,Mg 的析出状态大大改善,与钢阴极的情况接近。扫描电镜分析测得涂层上 Mg 的润湿角(凝固后)约为30°。本文还用断电流法测定了不同阴极材料上 Mg 析出的过电位和电解槽的反电动势;用反向电解法测定不同阴极电解时的电流效率,并用四探针技术测定了 TiB_2 涂层与石墨的薄层电阻。     

硼化钛涂层阴极碳块性能的初步研究

测量了硼化钛涂层(基体为普通底碳块)的导电性、耐蚀性以及与熔融铝的润湿性.结果表明,涂层的导电性优于普通底碳块;涂层碳块比未加涂层的碳块电解时的膨胀率约减小40％;在电解质、铝和电极三相体系中,铝在石墨和碳板上的润湿角均为179～180°,铝在硼化钛涂层上的润湿角小于80°.     

硼化钛涂层阴极铝电解槽的生产试验考核

由于研究成功一种较廉价的,适于用石墨化炉生产硼化钛粉的方法,为硼化钛阴极涂层的工业试验提供了条件,并在9台75kA侧插铝电解槽上试验成功。试验证明,电解槽避免了剧烈膨胀和变形,运行平稳,易于操作维护,有利于防止早期破损;试验槽电流效率提高1.44％;节电175～211kWh/t铝;炉膛规整,减轻了工人的劳动强度。根据试验情况预计试验槽寿命可延长2～3年。试验结果还表明,该项技术已趋于成熟。     

广西分公司160kA电解槽硼化钛阴极涂层试验

简要介绍了硼化钛阴极涂层的理论依据和现场实施效果,认为硼化钛涂层可以延长槽寿命,延缓炉底压降的上升,具有明显的节能效果。     

铝电解槽TiB2涂层阴极技术

将含有ＴｉＢ２、碳纤维和热固性粘结剂的涂料，涂敷到铝电解槽的阴极基体上，制备出可润湿的阴极表面。经固化和碳化后，涂层和碳质基体材料的粘结力强，热膨胀匹配性好。每台硼化钛涂层阴极试验槽能节省ＮａＦ２５０～３００ｋｇ，试验槽的电流效率高出对比槽１．４４％，能耗降低１７５～２１１ｋＷ·ｈ／ｔＡ     

TiB2—阴极涂层性能的研究

本文采用TiB_2,碳素材料和粘结剂A制备了TiB_2-阴极涂层,然后测试了涂层的润湿性、热膨胀系数,导电性和溶解损失速度。结果表明,铝在TiB_2涂层上的润湿角随TiB_2含量的增加而呈减小的趋势,当涂层中TiB_2含量为27％时,润湿角为O,而铝在石墨上的润湿角为150。TiB_2-阴极涂层的热膨胀系数与碳阴极的热膨胀系数相差不大,前者为4.8×10~(-6)/℃,后者为3.6×10~(-6)/℃。TiB_2-阴极涂层的电阻率随着TiB_2含量的增加虽增加的趋势,当涂层中TiB_2含量为30％时,在900℃时涂层的电阻率为53.4Ωmm~2/m。通过分析铝液中钛的浓度可知TiB_2的溶解损失速度较慢,适合于工业生产。     

提高铝用阴极炭块质量的途径

根据铝电解槽破损的情况 ,以及电解槽的物理场对阴极炭块质量的要求 ,提出铝用阴极炭块在生产过程中 ,应采取的相应措施 ,使阴极炭块达到均质和高质量的要求 ,另外提出阴极炭块应在档次上达到新的高度 ,以适应大型预焙槽的发展和要求。开发高质量的半石墨质和半石墨化阴极炭块 ,才能提高电解槽的寿命 ,达到世界先进水平。     

改进的二硼化钛基惰性阴极耐蚀性的研究

用冷压烧结法制造了TiB2-MoSi2惰性阴极,得到致密的二硼化钛基惰性阴极试样。在电解实验后,通过对二硼化钛阴极的表面和剖面的电子显微分析,发现铝液对此种惰性阴极的湿润性好于电解质对惰性阴极的湿润性,避免了电解质与阴极表面的接触,发现惰性阴极的腐蚀为电解南对阴极晶界的腐蚀,测得腐蚀速度为2．22mm/a,证明其耐蚀性能良好。     

二硼化钛粉末的研制

本文研究了采用碳热还原法制备二硼化钛的反应机理，并对反应ＴｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋５Ｃ＝ＴｉＢ２＋５ＣＯ进行了热力学计算，得到理论起始反应温度为１５８０Ｋ。通过Ｘ－射线物相分析，发现ＴｉＯ２的还原是分步进行的，其依次还原产物为Ｔｉ３Ｏ５，ＴｉＯ和Ｔｉ。而Ｇ２Ｏ３的还原是一步到位的。     

二硼化钛石墨阴极可使电解铝能耗下降20%

用传统的霍尔-埃罗电解槽生产原铝,如采用二硼化钛石墨阴极,可使生产成本大幅度下降,根据美国能源部工业技术司(0IT)提供的材料,与传统工艺相比,可节约能源20%.     

提高铝用阴极炭块石墨含量或石墨化度延长电解槽寿命

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 ,进一步采用炭块中石墨含量更高或石墨化度更高的炭块。炭块石墨化度越高 ,其抗钠侵蚀性越高 ,可延长槽寿命至国外先进铝厂槽寿命水平 ,其导电性越好 ,可降低电耗和强化槽电流提高铝产量 ,从而大幅度提高铝厂经济效益     

铝电解槽用半石墨化阴极炭块的研制与生产

半石墨化阴极炭块由于整体经受了2000～2200℃的高温处理。因此与半石墨质炭块相比。具有石墨化程度高、电阻率低、抗钠侵蚀性能好等优点，同时也由于热处理温度低于2200℃。其机械强度、耐机械磨损能力比完全石墨化炭块大得多，因此，半石墨化阴极炭块是很有发前途的阴极材料。本文对无烟煤基及石油焦基半石墨化阴极炭块由实验室试制到批量生产、工业使用的全过程。从原料组成、成型方式、焙烧石墨化工艺等方面进行了综合论述。指出了石油焦基半石墨化阴极炭块是符合我国现在铝工业技术要求的优质阴极。     

硼化钛工业性试制与生产

硼化钛是制造硼化钛阴极的主要原料。以前我国没有硼化钛工业生产、实验室生产的少量硼化钛粉成本高，难地推广应用。兰江冶炼厂与中南工业大学合作进行了用高温电阻炉直接合成硼化钛的工业性试验，并建成了月产５００ｋｇ硼化钛的生产线，为铝电解工业推广应用硼化钛阴极创造了良好条件。本文具体介绍了硼化钛的试制方法和产品的质量分析结果。     

专利信息（Ⅱ）

一种铝电解槽用的硼化钛金属陶瓷复合材料涂层阴极碳块制备方法。用硼化钛金属陶瓷复合材料涂层作为电解槽的工作面，制备硼化钛金属陶瓷复合材料涂层粉末配方的质量百分组成是。     

TiB2—C复合阴极在45kA铝电解槽上的应用

ＴｉＢ２－Ｃ复合阴极在两以４５ｋＡ铝电解槽上进行的工业试验，经过一年多的对比考核，证明这种阴极材料确有提效降耗效果。电流效率提高２．８４％，交流电单耗降低５３９ｋＷｈ／ｔＡｌ。     

TiB_2-阴极涂层的实验室制备过程

本文采用TiB_2和粘结剂A以及碳素材料为原料,经过配料、混捏、成型和焙烧制成了TiB_2-阴极涂层。这种涂层强度高、粘接较牢固。     

放电等离子烧结法制备二硼化钛多孔陶瓷

以二硼化钛微粉为原料，采用放电等离子烧结技术，通过控制烧结温度、保温时间、施加压力等工艺参数，成功的制备出具有高强度和高气孔率的二硼化钛多孔陶瓷。采用浸泡介质法，三点弯曲法测试了材料的气孔率，开口气孔率及强度；用扫描电镜对材料断口进行了观察。实验结果表明：在1300-1500℃的烧结温度下，获得了气孔率33％～45％，最大抗弯强度〉60MPa的二硼化钛多孔陶瓷。扫描电镜结果显示，二硼化钛颗粒间有明显的颈部烧结。