[发明专利]一种用含氧化锰炭阳极直接电解生产铝锰合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及色冶金铝电解技术领域，具体涉及一种用含氧化锰炭阳极直接 电解生产铝锰合金的方法。

背景技术

工业铝电解生产一般是在920-970℃下，采用冰晶石(Na₃AlF₆)为溶剂 和AlF₃，MgF₂，CaF₂等多种添加剂的电解质体系，通过溶解并电解氧化铝粉实 现的。

制取铝中间合金，广泛采用对掺法，即通过直接向熔融铝中加入合金元素 的方法制取，该法易造成金属的烧损，其中铝的损为失5-10‰，添加的合金 元素的损失高达25％；并且产生了较高的能量消耗。此外，该法制备的合金存 在晶粒度较大，合金元素易偏析等缺陷。

锰(Mn)是一种过渡金属元素，银白色金属，质坚而脆，化学性质较活泼。 锰元素具有25个电子，电子排列为1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3D⁵4S²。其密度为7.20克/ 立方厘米；熔点为1244℃；沸点为2097℃；化合价为+2、+3、+4、+6和+7。 其中以+2(Mn²⁺的化合物)、+4(二氧化锰，为天然矿物)和+7(高锰酸盐，如 KMnO₄)、+6(锰酸盐，如K₂MnO₄)为稳定的氧化态。在固态状态时它以四种同 素异形体存在，即：α锰(体心立方)，β锰(立方体)，γ锰(面心立方)， δ锰(体心立方)。电离能为7.435电子伏特。在空气中易氧化，生成褐色的 氧化物覆盖层；也易在升温时氧化。在氧化时形成层状氧化锈皮，最靠近金属 的氧化层是MnO，而外层是Mn₃O₄。在高于800℃的温度下氧化时，MnO的厚度 逐渐增加，而Mn₃O₄层的厚度减少。在800度以下出现第三种氧化层Mn₂O₂。在 约450℃以下最外面的第四层氧化物MnO₂是稳定的。能分解水，易溶于稀酸， 并有氢气放出，生成二价锰离子。锰能强烈地细化合金的晶粒，可以显著提高 合金的再结晶温度，强烈抑制沿晶断裂倾向，提高合金的强度，塑性和断裂 韧性，因此铝锰合金有着广泛的用途。由于这类合金不能进行热处理强化，主 要性能特点是具有优良的抗腐蚀性能，因而得名防锈铝合金。常用的防锈铝锰 合金为LF21合金，含锰1.0-1.6％，显微组织为含锰的α固溶体和弥散分布的 MnAl₆质点，有较高的强度和优良的塑性。LF21合金在大气和海水中与纯铝的 耐蚀性相当，有良好的工艺性能，在航空工业中用于承受深冲加工而受力不大 的零件，如油箱、润滑油导管、铆钉等零件，以及建筑构件。

锰又是化学活性极高的过渡金属，熔点较高(1224℃±3℃)，而铝的熔点 又很低(660℃)，这给熔炼和制造铝锰合金带来很大困难。并且，金属锰价格 昂贵，采用直接添加金属锰到熔融铝中的方法制取，能耗高，原料成本高，而 且得到的合金晶粒度较大，容易产生成分偏析，合金强度较低。因此用电解法 直接生产铝锰合金成为研究热点。

专利号为“ZL96100980.2”所公开的技术方案是直接电解生产稀土铝锰 合金含稀土、锰、铝的多元微合金化铝合金的制造方法，并以稀土和锰的氧化 物为原料，直接生产铝稀土锰合金的方法，其主要采用电解法将稀土和锰同时 电解析出形成合金。但是该种方法在电解的过程中使氧化锰容易损失，从而导 致回收率较低。

发明内容

为了解决现有电解方法在电解过程中的使金属的易损失、能量消耗大的技 术问题，本发明提供一种用含氧化锰炭阳极直接电解生产铝锰合金的方法。

本发明的技术方案如下：

步骤A：将煅后石油焦、煤沥青，以及氧化锰粉按重量百分比配料；

步骤B：对步骤A配置好的配料放在混捏锅中加热混捏，经混捏后制成糊 料；

步骤C：对步骤B获得的糊料加工成所需规格的含氧化锰预焙炭阳极生 块；

步骤D：对步骤C获得的含氧化锰预焙炭阳极生块按照常规焙烧预焙炭阳 极生块的工艺条件进行焙烧，形成合格的含氧化锰预焙炭阳极熟块；