[發明專利]一種低炭渣鋁電解用炭素陽極及其制備方法

有效

• 申請號: 202110702386.0
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113388864B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 李昌林;羅麗芬;焦慶國;陳開斌;張旭貴;羅英濤;王俊偉;包生重;胡清韜;姜志安;李致遠;馬軍義
• 申請（專利權）人: 中國鋁業股份有限公司
• 主分類號: C25C3/12
• 分類號: C25C3/12
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 王瑞琳

本發明特別涉及一種低炭渣鋁電解用炭素陽極及其制備方法，屬于鋁電解電極技術領域，其與空氣和二氧化碳接觸的陽極四周或陽極四周及上表面的抗氧化侵蝕炭素層使用抗氧化性能好的原料，可以是優質石油焦或加有提高陽極抗氧化性添加劑的原料，陽極的內部使用普通原料。可以提高優質石油焦利用效率或減少陽極抗氧化性添加劑的使用量，實現低成本生產鋁電解用低炭渣炭素陽極，降低陽極消耗。

技術領域

本發明屬于鋁電解電極技術領域，特別涉及一種低炭渣鋁電解用炭素陽極及其制備方法。

背景技術

炭素陽極是熔鹽電解法生產鋁的主要原材料之一，在電解生產中承擔著重要的作用，也是鋁電解生產成本的重要組成部分。電解鋁生產過程中炭素陽極消耗主要有電化學消耗、化學消耗和機械消耗。炭素陽極與空氣和二氧化碳接觸發生選擇性氧化，同時由于陽極受到鋁液和電解質的侵蝕、沖刷等原因，部分碳顆粒從陽極脫落進入熔鹽電解質中，形成炭渣。炭渣大部分來源于炭陽極與空氣和二氧化碳發生的反應。炭渣的形成不僅導致陽極過量消耗，而且對鋁電解過程產生重大負面影響。增加電能消耗：電解質含炭渣量增加時導電性能將大幅降低，同時導致側部漏電，電流空耗，降低電流效率，從而增加電能消耗。增加氟化鹽消耗：電解質中的炭渣必須定期打撈，撈炭渣時電解質因粘附在炭渣表面被帶走。增加工人勞動強度：電解質中炭渣含量過大時，需要組織工人進行打撈。誘發陽極效應：電解質熔液表面漂浮的大量炭渣，阻礙氧化鋁粉有效溶解到電解質中，導致電解槽陽極效應的發生。

目前，為了降低電解槽中的炭渣含量，提高陽極的利用率，降低陽極的毛耗，采用的方法大致有：1、通過在陽極表面涂敷一層涂層來提高陽極抗氧化性，例如：中國發明專利申請CN101386995A一種鋁電解用炭素陽極抗氧化涂層及其涂覆方法、中國發明專利申請CN106892642A一種陽極炭塊抗氧化涂層、中國發明專利申請CN101307467A一種改善鋁用炭陽極抗氧化性能的方法、中國發明專利申請CN101086071A一種提高鋁電解用炭素陽極抗氧化的方法、中國發明專利申請CN101787549A“一種提高鋁電解開槽陽極抗氧化性的方法”等，采用涂層的方法工序流程長、成本高，甚至會引入雜質而影響原鋁質量；2、通過使用化學活性相對較高的煅后焦作為骨料焦粒，使用化學活性相對較低的煅后焦制備粉料，從而使骨料焦粒與粘結基質的化學活性更加接近，進而減少陽極的選擇性氧化反應，例如：中國發明專利申請CN107523846A一種預焙陽極的制備方法；3、通過陽極生產過程對原料改性，改善骨料物理性能，并使用復合溶膠進行浸漬填充陽極表面開孔，從而能提高炭陽極的抗氧化性，例如：中國發明專利申請CN106191924A一種提高電解鋁用炭陽極抗氧化性的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低炭渣鋁電解用炭素陽極及其制備方法，以降低電解槽中的炭渣含量，提高陽極利用率，降低陽極毛耗。

本發明提供了一種低炭渣鋁電解用炭素陽極，所述陽極包括陽極本體和抗氧化炭素層，所述抗氧化炭素層包覆于所述陽極本體的空氣接觸區域，所述抗氧化炭素層的成分包括石油焦，所述石油焦的空氣反應性≤0.35％/min，所述石油焦的CO₂反應性≤28％/min。

可選的，所述抗氧化炭素層的厚度為10-100mm。

可選的，所述陽極本體和抗氧化炭素層為一體成型。

基于同一發明構思，本發明還提供了一種低炭渣鋁電解用炭素陽極，所述陽極包括陽極本體和抗氧化炭素層，所述抗氧化炭素層包覆于所述陽極本體的空氣接觸區域，所述抗氧化炭素層的成分包括石油焦和添加劑，所述添加劑的成分包括AlF₃。

可選的，所述添加劑的成分還包括B₂O₃。

可選的，所述抗氧化炭素層的厚度為10-100mm。

可選的，所述陽極本體和抗氧化炭素層為一體成型。