表面喷铝对炭阳极抗氧化性的影响

・３０・　铝镁通讯　２０１５年ＮｏＩ　表面喷铝对炭阳极抗氧化性的影响　胡聪聪，罗英涛，苏自伟　（中国铝业郑州有色金属研究院有限公司，河南郑州４５００４１）　摘要：预焙阳极表面喷铝是提高其抗氧化性能的一种途径，本文对阳极表面喷铝进行了试验研究。结果表明，随　着喷铝厚度增加，氧化试验后喷铝样品的残极率越高，反应损失比越低。表面喷铝对于提升阳极的抗氧化性作用明显。　预焙阳极的抗氧化性是其一项重要性能，抗氧化性差的阳极在电解槽上氧化损失多，且掉渣严重，不但增加炭耗，而　且影响电解槽的正常运行。目前，随着石油生焦质量恶化，石油焦中有害元素增加，采用这些原料生产出的预焙阳极　抗氧化性变差，严重影响了电解槽的正常运行。　提高阳极抗氧化性的方法主要有以下几种…：（１坡用优质原料减少微量元素的影响『ｚＩ；（２　化阳极焙烧温度制　度；（３）采用预焙阳极表面喷涂工艺喷涂防护层　；（４）采用大颗粒配方；（５）降低阳极空气渗透性。阳极表面喷铝属　于阳极表面喷涂工艺的一种。目前，关于炭阳极表面喷铝的报道很少，文献Ⅲ中简单地提到过，缺少这方面的数据，本　文对阳极表面喷铝进行了试验研究。　１．实验　２．试验结果与分析　１．１不同喷铝厚度对阳极抗氧化性的影响试验　２．Ｉ不同喷铝厚度对阳极抗氧化性的影响试验　从同一块预焙阳极上取得样品，制成直径　样品喷铝情况及抗氧化试验结果见表１。　５０ｍｍ，高４１ａｒｍ的圆柱形样品，取６个样品喷铝，　表ｌ样品喷锅情况及抗氧化试验结果　按喷铝厚度分成薄、中、厚三组，每组两个。将样　喷铝样品　品放人马弗炉内进行氧化试验，炉门保持一定开　单位表面　喷铝样品抗氧化性　度。试验时，２ｈ从室温升到８００℃，８００℃保温１ｈ。　积喷铝避　喷铝与未喷铝对比样品同时放人炉内，并保持两个　／ｋｇ・ｍ一　残极率／％　脱潞度／％　反应损失比／％　Ｏ．Ｏ４９　６３．７４　Ｏ．２５　３６．０２　样品接触的空气量基本一致。保温结束时取出样　０。０６１　６２．８５　Ｏ。２６　３６．９０　品，冷却后去掉铝膜称重，在颠转仪上颠转２０ｒａｉｎ，　０。０８５　６７．３７　０．３１　３２．３２　然后再称重。仿照阳极的空气反应性试验，计算残　０．１３５　７１．０３　Ｏ。１８　２８．７９　极率、脱落度、反应损失比。　０．３３９　９Ｏ．３３　Ｏ，１２　９。５６　１．２不同保温时间对喷铝阳极抗氧化性影响试　０．３７９　９Ｏ．０ｌ　Ｏ．Ｏ６　９．９３　验　朱喷铝对比样晶抗氧化性　从同一块预焙阳极上取得样品，制成直径　残极率／％　脱落度／％　反应损失比／％　５０ｒａｍ，高４１ｍｍ的圆柱形样品。样品喷铝时都喷一　Ｏ．Ｏ４９　５８．７３　０．３３　４０．９４　厚层铝，厚度尽量一致。氧化试验在炉门开度一定　０．０６１　５４．８６　Ｏ．２４　‘　４４．８９　０。０８５　５８．２１　０．２１　４ｌ。５７　的马弗炉中进行（马弗炉及炉门开度与Ｉ．１中相　Ｏ。ｌ３５　５５。２９　Ｏ．２Ｏ　４４。５０　同）。２ｈ从室温升到８００￣Ｃ后，分别保温１、２、４、　０．３３９　５８．３１　０。２４　４１　４５　６、８ｄ，时。针对每个保温时间都做空白对比样的试　０．３７９　５７，２７　Ｏ．２５　４２．４８　验。每一个保温时间的试验做两个平行试验。氧化　试验后，冷却称重，仿照阳极的空气反应性试验计　从表１可以看出，随着喷铝厚度增加，氧化试　算残极率、脱落度、反应损失比。　验后喷铝样品的残极率越高，反应损失比越低。这　２０１５年№１　铝镁通讯　・３ｌ・　应该是因为随着喷铝厚度增加，铝壳上的气孔越　少，对空气的阻隔作用越好。但是即使是铝层喷得　最厚的样品仍被空气氧化。当喷铝量增加到０．３３９　ｋｇ・Ｉｎ　时，与未喷铝的对比样相比，样品的残极率　大约增加了３２％，喷铝后样品的抗氧化性明显提　升。　若按照喷铝量０．３３９　ｋｇ・ｍ－　，阳极除了底面其　他表面均喷铝，对于尺寸为１６００ｍｍ×６６０ｒａｍ×　６００ｒａｍ，体积密度为１．５５ｇ・ｃｍ　的阳极，则每吨需　要喷铝的量约为１．３１ｋｇ，喷铝所用铝丝价格按照２．　２万元，ｔ，喷铝过程中铝丝额外损失率按照２０％计　算，每吨阳极需用铝丝的成本为３５．９４元，但是喷　铝阳极在电解槽上工作时，所喷的铝进入电解质，　最终在阴极得到回收，因此阳极喷铝的成本不是很　高。　另外，试验发现，氧化试验后，喷铝阳极的铝　壳没有变形，铝壳与炭阳极之间出现较宽缝隙，两　者已分离，见图１。铝壳在高温下能够保持最初的　形状，具有持续隔离空气的能力。　一图１氧化试验盾样品形毅　●　２．２不同保温时间对喷铝阳极抗氧化性影响试　验　表２不同保温时闻对喷铋阳极抗氯化性影响试验结果　从表２可以看出，随着８００￣Ｃ下保温时间延长，　喷铝样品的残极率越来越低，这是因为铝壳上存在　气孔，随着时间延长，越来越多的炭与空气反应，　阳极残极率越来越低。但是对于每个不同的保温时　间，喷铝样品的残极率均明显高于未喷铝对比样，　说明表面喷铝对于阳极抗氧化性的提升作用还是很　明显的。　３．结论　１）随着喷铝厚度增加，氧化试验后喷铝样品的　残极率越高，反应损失比越低。喷铝后样品的抗氧　化性明显提升。　２）随着８００ｏＣ下保温时间延长，氧化试验后喷　铝样品的残极率越来越低，但是对于不同的保温时　间，喷铝样品的残极率均明显高于未喷铝对比样。　３）电解时，阳极表面所喷的铝进人电解质，最　终在阴极得到回收，因此阳极表面喷铝的成本不是　很高。　『审稿张香利１　参考文献　ｒｌ１高守磊，夏金童，涂川俊，等．预焙阳极氧化机理与提高抗氧　化性主要方法ｆＪ１．炭素技术，２００８（８）：３７—４０。　ｆ２１郝永琴，刘瑞．石油焦性能与阳极消耗Ⅱ１．轻金属，２０ｏ４（６）：　４６～５０。　ｒ３１高宏权，李庆余，王红强，等．电解铝炭素阳极用氧化铝溶胶　抗氧化复合涂层ｆＪ１羟金属，２００６￣）：５２—５４。　『４琳萍，张峰，张艳伟，等．铝电解用炭素阳极抗氧化涂层的性　能研究『Ｊ１．应用化工，２０１　１，４０（１￣４１—４４。