[發明專利]一種熔鹽電解用惰性陽極及其制備方法

無效

• 申請號: 201410294496.8
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104047035A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 楊建紅;張剛;楊文杰;溫合靜;李冬生;郭潔;劉英;何暢雷
• 申請（專利權）人: 中國鋁業股份有限公司
• 主分類號: C25C7/02
• 分類號: C25C7/02;B22F3/16
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心 11028
• 代理人: 李迎春;李子健

技術領域

一種熔鹽電解用惰性陽極及其制備方法，涉及一種采用熔鹽電解法生產有色金屬（Al、稀土和高熔點金屬等）的電極，特別是陶瓷-合金陶瓷-合金惰性陽極材料及其制備方法。

????背景技術

隨著工程科學、材料科學和化學工藝的發展，熔鹽電解法取得了巨大進展，但其所固有的缺點日漸突出，尤其是采用消耗式碳陽極的金屬冶金熔鹽電解工業。以鋁電解為例，其主要表現在：大量優質碳的消耗(實際生產中噸鋁碳耗量近500kg)，需要龐大的附屬碳陽極生產工廠，投資和生產成本因此而上升；噸鋁綜合電耗～14000kWh；環境負荷嚴重；電解生產工藝過程復雜等。

經過多年的探索，國際鋁業界已趨于接受，在保持傳統Hall-Héroult熔鹽電解法煉鋁優越性的基礎上，采用惰性電極鋁電解技術，有望改革現有生產工藝，達到節能和保護環境的目標。主要具有以下優點：

?(1)?節約陽極碳耗，占生產成本的12～15%；降低能耗(包括碳陽極生產能耗)，當與惰性可濕潤性陰極結合使用，并采用新型結構鋁電解槽時，可以減少能耗15～25%；

(2)?陽極不再需要更換或更換周期延長，生產控制過程變得更為簡單，勞動強度減小，電解槽熱平衡不會受到干擾，生產運行更加穩定；

(3)?陽極產生的O₂可以作為副產品銷售，其價值約為原Al價值的3%；

(4)?惰性陽極的應用將減少碳陽極生產時瀝青煙（PAH）、CO₂，以及碳陽極使用時CO₂、SO₂和碳氟化合物CF₄、C₂F₆的排放，取之以環境友好的O₂，環境問題大為改觀；

(5)惰性陽極可以采用更緊湊的電解槽結構，提高單位面積槽產能。

目前，在所研究的惰性陽極材料中，大致可分為以下三種：金屬/合金、氧化物陶瓷和金屬陶瓷。金屬合金陽極導電性能好，但抗腐蝕性能較差；氧化物陶瓷抗腐蝕良好，但導電性能不佳；金屬陶瓷以陶瓷為基體，并添加一定量的金屬相，從而達到綜合金屬與陶瓷優點的效果，但在實施中仍然存在加工困難、不易連接、抗熱震性能差等缺點。

專利?CN?101255569A描述了一種電解鋁用納米金屬陶瓷惰性陽極材料及其制備方法，該陽極材料是由銅粉、氧化鐵粉、氧化亞鎳粉組成，各組分質量分數是：Cu?14.8％～15.1％，Fe₂O₃?35％～36％，NiO?47％～50％；納米NiO添加量為NiO質量的4％～14％；專利CN?102732769A描述了一種鐵酸鎳-銅金屬陶瓷惰性陽極材料，包括陶瓷相、金屬相；所述金屬相由金屬銅與氧化亞銅組成，所述陶瓷相為鐵酸鎳或鐵酸鎳基復合陶瓷，材料按質量百分比組成：陶瓷相?60—85%，金屬相15—40%；專利CN?1301344C?描述了一種用于鋁電解的尖晶石型鋁酸鎳基金屬陶瓷惰性電極，其特征在于金屬陶瓷陽極與陽極的金屬相中采用的Cu-Ni基系列合金的重量百分比為：NiAl2O4基金屬陶瓷∶Cu-Ni基系列多元合金＝80-88％∶12-20％，NiAl2O4與NiFe2O4復合金屬陶瓷∶Cu-Ni基系列多元合金＝80-88％∶12-20％。專利CN?100507091C描述了一種鋁電解用金屬基復合材料惰性陽極及其制備方法，它是用鐵、鎳、鈷、鉻、鈦、銅、銀等金屬形成的合金為金屬相，以氧化鋁、稀土氧化物、鐵酸鎳、鈷酸鎳、鐵酸鋅的金屬氧化物為陶瓷相合成金屬基復合材料陽極。單一金屬或合金質量百分比51%?90%，鐵酸鎳、鈷酸鎳、鐵酸鋅這些金屬氧化物的質量百分比5%?41%，氧化鋁、稀?土氧化物中的一種或兩種質量百分比1%?10%。專利CN?1865511A描述了一種用于熔鹽浴液中的金屬陶瓷惰性陽極組合物，金屬相包含Cu和至少一種選自于Ag，Pd，Pt，Au，Rh，Ru，Ir和Os的惰性金屬。所述陶瓷相約為所述金屬陶瓷的50-95重量％，所述金屬相約為所述金屬陶瓷的5-50重量％；專利CN?1384891A描述了一種用于電解制備金屬例如鋁的金屬陶瓷惰性陽極。優選的陶瓷組合物包括Fe2O3，NiO，ZnO或CoO，金屬相為Cu，Ag，Pd，Pt，Au，Rh，Ru，Ir等，所述陶瓷相約為所述金屬陶瓷的50-95重量％，所述金屬相約為所述金屬陶瓷的5-50重量％。

發明內容