[發明專利]一種惰性電極低溫鋁電解槽

無效

• 申請號: 201010298639.4
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN101935852A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 李劼;李旺興;張紅亮;劉風琴;賴延清;楊建紅;張翮輝;邱仕麟;崔喜風;趙清杰;呂曉軍;史志榮;徐宇杰;田忠良
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08;C25C3/12;C25C3/18;C25C3/16
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明公開了一種鋁電解槽，特別是指一種綜合采用惰性陽極、可濕潤性陰極和低溫電解質的惰性電極低溫鋁電解槽；屬于鋁電解技術領域。

背景技術

傳統霍爾-埃魯特法(Hall-Héroult)鋁電解工藝一直是工業煉鋁的唯一方法，但采用炭素陽極將會在電解過程中產生溫室氣體二氧化碳以及有毒的氟化物氣體，對環境不利。且炭素陽極不斷消耗，要經常性更換新的陽極，不但對電解槽的正常運行產生波動還導致工人勞動強度大，此外，還需要專門的炭素生產車間進行陽極的生產。傳統鋁電解槽所采用的普通炭塊、半石墨質或石墨化炭塊作為陰極，這些材料對鋁液的濕潤性不好，易受電解質熔體尤其鈉的侵蝕，促使炭陰極體積膨脹和裂縫，造成電解槽的破損降低槽壽命，因此，以改善陰極對鋁液的潤濕性，減緩電解質熔體和鈉的滲透，延長槽壽命為目的，近年來可潤濕性陰極技術成為電解鋁研究領域一項重大的技術進展。目前，低溫電解被認為是最具潛力的鋁電解工業的節能降耗途徑，它可以減少電解槽的熱損失，提高電流效率，從而降低原鋁的生產成本。國內的部分研究人員通過添加鋰鹽降低電解質初晶溫度并通過加強電解槽側部保溫來共同實現低溫電解，但該電解質會對炭素電極造成腐蝕，導致電解槽的早期破損，所以真正的低溫電解必須有惰性陽極、惰性陰極和低溫電解質的配合使用才能實現。

發明內容

本發明的目的在于針對現行鋁電解槽所采用的消耗性炭陽極、與鋁液濕潤性差的傳統炭質陰極和現行的電解質體系造成的污染環境和高能耗的缺點，提供一種綜合采用惰性陽極、可濕潤性陰極和低溫電解質的惰性電極低溫鋁電解槽。

為解決上述問題，本發明一種惰性電極低溫鋁電解槽是采用下述方案實現的：

一種惰性電極低溫鋁電解槽，包括槽體、金屬陶瓷惰性陽極、可濕潤性陰極、低溫電解質；所述可濕潤性陰極設置在所述槽體底部；所述低溫電解質設置在槽體中；所述金屬陶瓷惰性陽極設置在所述槽體上部，其端部延伸至所述低溫電解質中；

所述金屬陶瓷惰性陽極由至少2組金屬陶瓷惰性陽極組構成，所述每一個金屬陶瓷惰性陽極組由至少2個金屬陶瓷惰性陽極單體組成；所述金屬陶瓷惰性陽極組之間以及同一金屬陶瓷惰性陽極組中的金屬陶瓷惰性陽極單體之間均為電并聯結構；

所述可濕潤性陰極由多塊粒度級配功能梯度TiB₂/C復合陰極構成；

所述低溫電解質由Na₃AlF₆、K₃AlF₆、Al₂O₃、AlF₃、LiF組成，初晶溫度為840℃～900℃。

本發明中，所述金屬陶瓷惰性陽極單體為深杯狀金屬陶瓷惰性陽極，由SnO₂-AB₂O₄陶瓷相；Ni-Cu金屬相；氧化物M_xO_y以及分散劑、粘接劑組成；

所述AB₂O₄為具有尖晶石結構的復合氧化物，其中：

A取自Ni、Mg、Co、Zn、Cu、Li、Fe中的至少一種；

B取自Fe、Al、Co、Mn、Cr、Ge中的至少一種；

所述氧化物M_xO_y中的M取自Cu、Ag、Pd、Pt、Au、Rh、Ru、Ir、Co、Ni、Fe、Al、Sn、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Sb、V、Mb、Hf和稀土元素中的至少一種。

本發明中，所述每一個金屬陶瓷惰性陽極組包括金屬陶瓷惰性陽極單體、金屬陶瓷惰性陽極單體導桿、金屬陶瓷惰性陽極單體絕緣保護套、支撐鋼板、金屬陶瓷惰性陽極組支撐導桿、金屬陶瓷惰性陽極組絕緣保護套、金屬陶瓷惰性陽極單體軟母線，所述支撐鋼板上均布有與所述金屬陶瓷惰性陽極單體數量相同的第一通孔，所述每一個金屬陶瓷惰性陽極單體通過所述金屬陶瓷惰性陽極單體導桿插裝在一個所述第一通孔中通過螺母固定而將所述金屬陶瓷惰性陽極單體安裝在所述支撐鋼板上；在所述金屬陶瓷惰性陽極單體導桿與所述第一通孔之間套裝有一個所述金屬陶瓷惰性陽極單體絕緣保護套；在所述鋼板上設有至少一個第二通孔，所述金屬陶瓷惰性陽極組支撐導桿插裝在所述第二通孔中通過螺母固定而將所述金屬陶瓷惰性陽極組支撐導桿安裝在所述支撐鋼板上；在所述金屬陶瓷惰性陽極組支撐導桿與所述第二通孔之間套裝有一個所述金屬陶瓷惰性陽極組絕緣保護套；所述每一個金屬陶瓷惰性陽極單體通過所述金屬陶瓷惰性陽極單體軟母線與所述金屬陶瓷惰性陽極組支撐導桿電連接，所述每一個金屬陶瓷惰性陽極單體之間為電并聯。