[发明专利]一种利用阳极泥制备预焙阳极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用阳极泥制备预焙阳极的方法，属于预焙阳极制备技术领域。

背景技术

预焙阳极是以石油焦、沥青焦为骨料，煤沥青为黏结剂制造而成，用作预焙铝电解槽作阳极材料。这种炭块已经过焙烧，具有稳定的几何形状，所以也称预焙阳极炭块，习惯上又称为铝电解用炭阳极。用预焙阳极炭块作阳极的铝电解槽称预焙阳极电解槽，简称预焙槽，这是一种现代化的大型铝电解槽。

预焙阳极最大的缺陷就在于它是属于消耗性电极，由此导致其必须进行周期性的更换，这样必然会带来多方面的问题：其一是大量的优质炭素原材料被消耗，这是原料的浪费；其二是由于需要定期更换,导致电解槽电流分布和电解槽热平衡经常遭到破坏，建立新的平衡需要补充热量，这是能源的浪费；其三是炭阳极在工作过程中具有很高的过电位，导致电解槽工作电压提高，也就增加了电解过程的能耗；其四是由于炭阳极在使用过程中不均匀氧化和炭粒脱落，使电解质中积累炭渣，导致电解电流效率降低；另外，阳极的经常更换也增加了工人的劳动强度和工时。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前制备的预焙阳极能耗高，需定期更换，在使用过程中的不均匀氧化和炭粒脱落，使电解质中积累炭渣，导致电解电流效率降低，使用周期短的弊端，提供了一种收集阳极泥，加入硫酸浸没，混合搅拌收集沉淀物备用，过滤得过滤液，在过滤液中加入柠檬酸，搅拌反应，经离心分离得浊液，与备用的沉淀物混合，经混捏、压制成坯体后，于煅烧炉中保温，再提高温度，煅烧后浸入水中冷却至室温，风干制得预焙阳极的方法。本发明制备步骤简单，所得产品能耗低，无需定期更换，使用周期长，电解电流效率高。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）收集3～4kg阳极泥，将其放入反应容器中，同时向反应容器中加入质量分数为30～40%硫酸溶液，加入量为阳极泥质量50～70%，浸泡30～40min，随后混合搅拌，边搅拌边收集反应容器底部沉淀物，待反应容器中上部悬浊物沉淀时，停止收集沉淀物并停止搅拌，过滤得过滤液，收集的沉淀物备用；

（2）将上述所得的过滤液放入玻璃杯中，同时向其中加入柠檬酸，加入量为过滤液质量的8～10%，以5℃/min速率程序升温至60～70℃，在转速为120～180r/min下，搅拌反应1～2h后，过滤，得浊液；

（3）将步骤（1）所收集的沉淀物与上述所得的浊液，在120r/min下搅拌使其充分混合均匀，静置12～24h，静置完成后，将混合物放入混捏机中进行混捏后，再将其放入预焙阳极振动成型机中，控制施加压力为10～20MPa，预压2～3min，随后提高施加压力为24～28MPa，以10℃/min速率程序升温至180～200℃，压制30～40min成型，再冷却至室温，制得坯体；

（4）将上述所得的坯体放入煅烧炉中，并向其中通入氮气，控制通入速率为16～22mL/s，通入时间为10～12min，在300～400℃下保温3～5h，保温后，以5℃/min速率程序升温至500～600℃，煅烧2～3h，随后将煅烧物浸入水中40～50min，使其冷却至室温，并自然风干，即制得一种预焙阳极。

本发明制得的预焙阳极体积密度为1.52～1.58g/cm³，真空密度为2.01～2.06g/cm³，空气渗透率为0.23～0.31m³/min，电阻率为50.1～58.3Ω·mm²/m，耐压强度为40～45MPa，反电势1.68～1.71V，在CO₂气流中的氧化度为99～105mg/cm²·h，在CO₂气流中的脱落度为5.3～5.8mg/cm²·h，灰份含量为0.56～0.82%，热膨胀率为0.43～0.50%。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明制备步骤简单，所得产品能耗低于其他产品30.2%以上，无需定期更换，使用周期长；

（2）使用过程中材料不易氧化和脱落，电解电流效率提高了22～25%。

具体实施方式