[發(fā)明專利]一種陽極效應(yīng)處理裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610131820.3
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105624729B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀永東;孫郅程
• 申請（專利權(quán)）人: 新疆大學(xué)
• 主分類號: C25C3/06
• 分類號: C25C3/06
• 代理公司: 中國有色金屬工業(yè)專利中心 11028
• 代理人: 李子健;李迎春

本發(fā)明公開了一種電解鋁過程中陽極效應(yīng)處理裝置和方法。所述處理裝置包括配氣裝置，所述配氣裝置的出氣端連接有熄滅劑儲罐，所述熄滅劑儲罐的出氣端通過軟管與效應(yīng)熄滅管連接，所述處理裝置還包括用于升降、轉(zhuǎn)動、彎曲所述效應(yīng)熄滅管的效應(yīng)熄滅管傳動裝置。所述方法包括：(1)根據(jù)不同的陽極效應(yīng)種類配置熄滅劑存儲在所述熄滅劑儲罐中，將所述效應(yīng)熄滅管伸到陽極底部；(2)當(dāng)需要對陽極效應(yīng)進行熄滅處理時，通過控制配氣裝置釋放熄滅劑。本發(fā)明的效應(yīng)處理過程在陽極底掌界面處完成，不攪動鋁液，不對電解鋁液產(chǎn)生氫和氧化鋁夾雜污染，具有很高的經(jīng)濟價值和社會效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁電解與鋁合金熔體凈化領(lǐng)域，尤其涉及一種不產(chǎn)生氫和氧化鋁夾雜的陽極效應(yīng)處理裝置與方法。

背景技術(shù)

鋁是僅次于鋼鐵的第二大金屬結(jié)構(gòu)材料，鋁熔體質(zhì)量影響鋁制品質(zhì)量，潔凈的液體金屬是獲得優(yōu)質(zhì)鋁制品的保證。氫是唯一能大量溶于鋁熔體中的氣體，鋁液凝固析出氫所產(chǎn)生的氣孔、疏松等缺陷，直接影響鋁制品的質(zhì)量、性能，是退火和固溶處理鋁合金中氣泡缺陷的原因。Al₂O₃夾雜是影響鋁熔體冶金質(zhì)量的關(guān)鍵因素,破壞鋁基體的連續(xù)性、降低基體強度，惡化鋁材加工性能、耐腐蝕性能和抗斷裂韌性，為疲勞裂紋的萌生提供了核心(參見賀永東、張新明的論文《電解工藝對電解鋁液質(zhì)量的影響研究》)。

電解鋁液中氧化鋁夾雜含量一般在1％-2％，貴鋁實測電解鋁液中含氫量平均為0.34ml/100gAl?；谏鲜鲈?，在霍爾-埃魯特熔鹽電解鋁的最初近百年內(nèi)，人們一直無法直接利用高溫電解鋁液澆鑄鑄錠。隨著技術(shù)進步，直接利用高溫電解鋁液生產(chǎn)鑄坯的短流程工藝已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，電解過程中產(chǎn)生的氫和氧化夾雜物對鋁熔體的污染，成為影響鋁熔體冶金質(zhì)量的主要根源(參見賀永東的論文《鋁及鋁合金中氫和氧化夾雜的冶金遺傳》)。

賀永東、張新明、陳明安等在其論文《電解鋁液中Al₂O₃夾雜物的形成機理》中指出：陽極效應(yīng)是碳陽極界面上析出的CO₂氣體不能及時排出而導(dǎo)致的電流阻塞過程，效應(yīng)發(fā)生的頻率與電解液中氧化鋁濃度波動、電解槽的冷熱狀態(tài)有關(guān)。效應(yīng)本身不導(dǎo)致鋁液含雜、增氫，熄效應(yīng)操作能在一定程度上增加電解鋁液中氫和氧化夾雜物含量。在實際生產(chǎn)中，常采壓縮空氣和濕木條熄滅效應(yīng)，先往電解液中加入足量的Al₂O₃，再將濕木條插入鋁液-電解液中，濕木條發(fā)生強烈脫水反應(yīng)，生成的H₂O和CO₂氣體將鋁液攪起，鋁液穿過氣膜阻擋層與陽極短路，達到熄滅效應(yīng)的目的?；蛘邔⒏邏猴L(fēng)直接吹入鋁液中，在鋁液中產(chǎn)生強烈的沸騰作用，攪起鋁液形成短路，達到熄滅效應(yīng)的目的。壓縮空氣或者濕木條脫水產(chǎn)物都能與高溫鋁液反應(yīng)，生成大量的Al₂O₃夾雜和氫：

4Al+6H20＝2(α-Al₂O₃)+6H₂－395.7KJ/mol；

2Al+3CO₂＝(α-Al₂O₃)+3CO－550.38KJ/mol。

4Al+3O₂＝2Al₂O₃－1109KJ/mol；

圖1為熄效應(yīng)過程中，H₂O、CO₂氣泡同鋁作用產(chǎn)生的氧化膜界面層與氫交互作用過程示意圖，產(chǎn)生的H₂、CO、CO₂等氣體與氣泡表面的氧化膜接觸，被氧化膜內(nèi)壁吸附，高溫鋁液通過氧化膜縫隙流入氣泡，造成鋁液氫和氧化鋁夾雜污染(參見賀永東、張新明的論文《電解鋁液中氫形成機理探討》)。采用傳統(tǒng)方法熄滅效應(yīng)的過程，實際上是在鋁液中造渣、造氣的過程，是電解鋁液產(chǎn)生氫和氧化鋁污染的重要原因，且存在操作強度高、環(huán)境污染大、物耗高、易在槽底形成大量氧化鋁沉淀等不足。

發(fā)明內(nèi)容