[发明专利]一种降低铝电解槽阴极压降的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低压降的方法，特别涉及一种降低铝电解槽阴极压降的方法。

背景技术

我国是铝电解的超级大国，2011年产能达到1600万吨以上，即年耗电量达到2025×108kWh，相当于消耗标准煤688.5×108吨。目前，特大型预焙铝电解槽越来越广泛地投入生产运行，铝电解参数的自动控制技术日臻完善，阻流块、导流型铝电解槽、三度寻优等技术已获得突破性进展，研究开发节能技术显得尤为重要，为我国铝电解行业储备技术资源，并在世界铝电解行业确立霸主地位，在能源紧缺的世界市场竞争中立于不败之地，并对铝电解行业的技术进步和发展产生巨大影响。

铝电解槽的炉底电压降(即阴极电压降)是指槽内铝液至阴极钢棒的电压降，以200kA电解槽为例，一般250-300mV。这包括铝液-(阴极)炭块、炭块本身、炭块-阴极钢棒以及阴极钢棒本身的电压降。随槽龄延长，炉底电压降值增大。

在正常生产条件下，铝液-炭块的电压降是微不足道的。为了有效降低铝电解槽阴极压降，必须首先能有效地降低阴极钢棒与炭块的压降，这样才能达到节能增效的目的。目前，阴极钢棒与炭块的接触电压降上升的机理有两种，一种是渗碳，当阴极钢棒直接敷设在炭块中，又处在高温条件下，碳容易向钢棒渗透，使钢棒的变得疏松，孔隙率增大，根据有关资料介绍，由于碳向钢棒渗透，钢棒四周产生缝隙，缝隙宽度约为0.25mm。

另外一种是Fe-C界面NaF的沉积，在电解生产条件下，在电毛细的作用下，电解质向炭阴极渗透，一部分电解质沉积在Fe-C界面层上并发生一系列化学反应，生成的NaF便结晶在阴极棒的表面上，形成绝缘层，引起界面电压降上升。

铝电解槽的侧壁以及阴极导电棒附近能产生大量剧毒物质氰化物，据资料显示，由于外界空气从阴极导电棒与槽壳之间的缝隙中渗漏入饱和着钠的炭阴极中而产生的，大约有90％以上的氰化物存在于电解槽的端部或边部，少量存在于电解槽的底部炭块和保温层中。氰化物之所以存在，是由于工业铝电解槽具备生成NaCN的条件。实验室规模的实验指出，氮气能与侵入炭块中的钠在800℃下发生化学反应，生成多量的氰化钠；而且，在石墨炭块中或半石墨化的炭块中，与无烟煤炭块相比，氰化钠的生成量成倍增多，电解槽内的氮气来自与渗漏进来的空气。资料还显示，当炭块式样浸渍钠之后，与氮气发生化学反应时，生成氰化钠，其反应温度为500-600℃。有铁存在时，氰化钠的生成反应加速3倍，因此，铁是一种催化剂。其化学反应式为：

2C+2Na+N₂(空气中的)→2NaCN。

发明内容

本发明的一个目的在于公开一种节能增效的降低铝电解槽炉底压降的方法。

具体技术方案由如下步骤实现：

一种降低铝电解槽炉底压降的方法，包括如下步骤：

铝电解槽用阴极钢棒进行酸洗除锈，将陶瓷粉末均匀涂覆在阴极钢棒表面，按常规方法进行扎固。

其中，所述陶瓷粉末为TiB₂或Ti₃SiC，优选为TiB₂。所述的陶瓷涂层方法采用等离子喷涂技术。所述的陶瓷粉末涂层厚度为0.05mm＜H＜0.2mm，优选0.2mm。所述的陶瓷粉末粒度大小为：0＜S≤25μm，优选为0.1μm。

一个具体的实施方案为：

一种降低铝电解槽炉底压降的方法，包括如下步骤：

铝电解槽用阴极钢棒进行酸洗除锈，钝化、烘干处理；将颗粒为0.1μm的TiB2粉末，采用等离子喷涂技术均匀涂覆在阴极钢棒表面，涂层厚度为0.2mm，用碳糊将碳阴极和处理过的阴极钢棒黏合，按常规方法进行扎固。

本发明通过将陶瓷微粉均匀涂覆在阴极钢棒表面，一方面能有效阻隔了Fe作为催化剂参与氰化钠的生成反应，大幅减少了剧毒氰化物的生成。另一方面，本发明能创造客观的效益，同时，也能达到节能减排，达到环境保护和企业效益的双结合，以200kA电解槽为例，所用材料计算，TiB₂试剂20万元/吨，保护层厚度按0.05mm-0.2mm计算，单槽用量50kg，费用10000元/台，按5年运行周期计算，单槽节约电能为200*0.055*24*365*5＝481800kWh，经济效益显著。

附图说明

图1：是本发明实施例提供的铝电解槽碳阴极结构图。

1、阴极钢棒  2、碳糊  3、碳阴极

图2：是本发明实验例提供的钢棒喷涂前后压降变化图。

具体实施方式

下面实验例和实施例用于进一步说明但不限于本发明。