[发明专利]铝用石墨阳极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电解铝技术领域，特别是涉及一种铝用石墨阳极及其制备方法。

背景技术

目前，在电解铝工业中，电解阳极为碳阳极。碳阳极是用于电解铝的碳素制品，是碳氢化合物的碳材料。现有的碳阳极在生产工艺中不能清除原料带来的有害微量元素杂质，而且现有的碳阳极为没有加工过的粗胚状，碳阳极在电解过程中污染严重，造成碳阳极的消耗快，直接影响碳阳极的使用寿命，一般不超过30天，造成碳材料的资源浪费和环境污染。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，而提供了一种铝用石墨阳极及其制备方法。

本发明的目的之一是提供一种铝用石墨阳极。石墨阳极能清除阳极中的杂质含量，降低炼铝过程中的环境污染，延长阳极在电解槽的使用寿命，节省碳材料，提高工作效率，降低能耗，降低劳动强度。

本发明的目的之二是提供一种工艺过程简单、加工方便、制得产品性能稳定，适合于电解铝用石墨阳极的制备方法。

本发明铝用石墨阳极采取如下技术方案：

石墨阳极是一种用于熔炼电解铝的导电材料，是用锻后石油焦和煤沥青加工成的长方形的人造石墨产品。石墨电极的抗压强度为15-30Mpa，抗折强度为5-13Mpa，体密为1.5-1.7g/cm³。

铝用石墨阳极，采用石墨电极配方，其特点是：石墨配方制得的碳阳极，经过串接石墨化炉进行电加热达到温度2000-2800℃，冷却制得比电阻为10-25μΩ·m石墨阳极，石墨阳极为长方体，石墨阳极设有棒孔。

本发明铝用石墨阳极还可以采用如下技术措施：

所述的铝用石墨阳极，其特点是：石墨阳极为长方体，长800-1600mm，宽400-900mm，高500-800mm。

所述的铝用石墨阳极，其特点是：石墨阳极设有2-6个φ150-250mm的圆形棒孔。

本发明石墨阳极的制备方法采取如下技术方案：

所述的铝用石墨阳极的制备方法，采用石墨化处理方法，其特点是：将石墨配方制得的碳阳极，在串接式石墨化炉中进行电加热，升温至2000-2800℃，冷却后，制得比电阻为10-25μΩ·m的石墨阳极，然后开棒孔。

本发明铝用石墨阳极的制备方法还可以采用如下技术措施：

所述的铝用石墨阳极的制备方法，其特点是：石墨阳极进行切割、洗面后开棒孔。

所述的铝用石墨阳极的制备方法，其特点是：电加热后采用自然冷却方式冷却。

阳极的消耗机理：炼铝(铝电解)是一个电化学过程，在940-960摄氏度时60～350KA直流电通过碳阳极，使电解槽中氧化铝在熔融状态的氟化盐中被分解为铝和二氧化碳。电解铝化学反应式：2Al₂O₃+3C＝4Al+3CO₂。

在电解铝过程中，消耗性阳极的作用有：导电，参加电化学反应。

1、阳极电化学消耗

阳极消耗机理可分为电化学消耗、化学消耗和机械消耗几部分。阳极电化学消耗就是氧化铝与阳极碳反应消耗的炭，阳极电化学反应可写成下列两种形式：

           2Al₂O₃+3C(阳极)＝4Al+3CO₂

           Al₂O₃+3C(阳极)＝2Al+3CO

2、阳极化学反应消耗

阳极化学反应消耗包括阳极空气氧化反应消耗、阳极布达反应消耗和铝电解副反应消耗。

1)阳极空气氧化反应

阳极空气氧化反应发生在阳极顶部表面与侧部表面，其氧化反应如下：

            C(阳极)+O₂＝CO₂

           2C(阳极)+O₂＝2CO

2)阳极布达反应

阳极布达反应主要发生在阳极工作面，也发生在电解质以下阳极侧部，其反应如下：

           C(阳极)+CO₂＝2CO

3)铝电解副反应

铝电解副反应主要指溶解在电解质中的铝与阳极气体中的CO2作用，化学反应如下：

       3CO₂+2Al[溶]＝Al₂O₃+3CO

3、阳极机械消耗