低阻高性能阳极钢爪材料开发设计及工业试验

阳极钢爪是电解铝阳极导杆与炭块间的连接结构,需要在电解环境下给电解槽传输强大的直流电流并夹持阳极碳块,因此需要其具有较高的高温强度、高温导电性以及较低的成本。当前阳极钢爪材料缺乏行业规范,生产原料、生产方式等控制不严格,使得钢爪存在电阻大、压降高、强度低等问题。针对这些问题开发了低阻高性能高强度阳极钢爪材料,并在某300 kA系列试验槽进行了工业试验。工业试验结果表明,低阻高性能阳极钢爪压降33.9 mV,较现用新钢爪降低42.7 mV,降电压效果显著,为电解槽进一步节能降耗提供了空间。     

Fe-TiB2/Al2O3复合阴极的电解性能及元素迁移行为

以氧化铝溶胶为黏结剂、金属Fe为烧结助剂, 采用冷压-烧结制备出铝电解用Fe-TiB₂/Al₂O₃复合阴极材料, 利用20A电解试验研究其电解性能; 利用能谱仪(EDS) 对电解试验前后的复合阴极材料进行了成分物相分析, 研究电解过程中各种元素迁移行为.研究结果表明: 金属Fe作为烧结助剂在烧结过程中能有效的填充骨料之间的空隙, 使该复合阴极材料的烧结致密度显著提高; 20 A电解试验过程电压稳定, 电流效率93. 2%, 原铝中铝元素质量分数为99. 47%, 杂质元素质量分数为0. 53%.在电解试验后, 铝液能有效润湿阴极表面, 表明Fe-TiB₂/Al₂O₃复合阴极材料具有较理想的可润湿性; 从复合阴极电解后的能谱分析可知, 在电解过程中, 碱金属主要是通过液态电解质渗透进入阴极材料中, 随后又逐渐渗透进入黏结剂相中, 并在骨料之间氧化铝溶胶和金属烧结助剂均未能充分填充的空隙进行富集. K元素较Na元素对黏结相的渗透力更强; 与此同时, 阴极表面生成的Al通过复合材料的空隙进入阴极内部, 而Fe金属会利用材料内部的空隙反向扩散至铝液层中.在试验中, 阴极表面的铝液层的稳定存在是该阴极高效稳定运行的基础.      

基于线性规划算法的磷生铁最优化成分设计

铝电解槽阳极组装用磷生铁在使用过程中需要的特性与其本体材料的物理性能息息相关。运用材料热力学的方法计算出五大元素(C,Si,P,Mn,S)的含量变化对磷生铁电导率和热膨胀系数的影响,并通过线性回归建立电导率和热膨胀系数与五大元素含量和温度的函数关系,最后利用线性规划最优化算法对某铝厂现行磷生铁成分进行有目的性的优化。通过优化后,磷生铁电导率最大优化率为14.50%,热膨胀系数最大优化率为5.99%。     

Fe对(Cu-Ni-Fe)-xNiFe2O4复合惰性阳极低温铝电解成膜机制的影响

以高温固相合成的NiFe_2O_4和Cu,Ni,Fe金属粉为原料,采用冷压烧结法制备不同合金相含量的(Cu-Ni-Fe)-xNiFe_2O_4(x=50,60,70,80,质量分数/%,下同)金属基复合惰性阳极材料,研究合金相中Fe元素对(Cu-Ni-Fe)-xNiFe_2O_4金属基复合惰性阳极材料烧结和电解过程中基体成分与微观组织的影响,发现合金相中的Ni,Fe及NiFe_2O_4陶瓷相在烧结和电解过程中发生了可逆的氧化还原反应,使得NiFe_2O_4相发生解离和再生成。对(Cu-Ni-Fe)-xNiFe_2O_4金属基复合惰性阳极材料进行了低温电解性能测试,研究其在电解过程中的成膜过程和腐蚀行为。结果表明:(Cu-Ni-Fe)-xNiFe_2O_4金属基复合惰性阳极材料电解过程中电压稳定,铝液杂质含量低于0.7%(质量分数),有望解决金属陶瓷阳极热稳定性差的问题,是理想的惰性阳极材料。     

h-BN加入量对低水泥刚玉质浇注料性能的影响

为了提高低水泥刚玉质浇注料中温处理后的强度和抗热震性,在其配料中引入不同量的h-BN粉(其质量分数分别为0、0.5%、1%、1.5%和2%),经成型、养护、脱模、烘干、750℃热处理后,检测试样的体积密度、显气孔率、常温抗折强度、常温耐压强度、抗热震性,并进行XRD分析。结果表明:随着h-BN加入量的增加,750℃处理后试样的显气孔率有所减小,体积密度逐渐减小,常温耐压强度逐渐增大,常温抗折强度也呈增大趋势,抗热震性逐渐改善。可见,加入h-BN有助于提高低水泥刚玉质浇注料中温处理后强度和抗热震性。     

高锂电解质对铝电解生产的影响及改善措施

通过热力学数据对锂盐的存在形式及反应过程进行计算,并分析了高锂电解质对初晶温度及氧化铝溶解度的影响。最后通过对某铝厂400kA系列高锂电解质体系电解槽焙烧启动过程、启动后期管理、正常期管理不同阶段进行了跟踪,总结出高锂电解质体系电解槽运行的规律,并制定出一套阶段降锂方案,起到了良好的效果。