铝用碳阳极电流密度对其孔隙结构和碳渣量的影响

为了探究铝电解过程中碳阳极底面中心与边缘区域不均匀消耗问题,采用图像分析方法对铝用碳阳极底面中心及边缘区域在不同电流密度下孔隙结构及其演变过程进行分析表征,考察孔径分布、孔隙率、视孔隙比表面积、连通性、形状因子等孔隙结构参数,碳渣量与阳极电流密度之间的关系。结果表明：从阳极底面中心到边缘区域,孔隙率、视孔隙比表面积及连通性均增大,形状因子逐渐减小;随电流密度升高,中心区域孔径变化不大,但边缘区域孔径800μm以上变化较大;孔径800~1 500μm大孔隙主要是骨料脱落而形成碳渣,600μm可能是碳渣形成的临界孔径;当电流密度为0.75和1.00A/cm^2时,阳极底面边缘碳渣量大于中心区域的,当电流密度为0.80~0.90A/cm^2时,碳渣量较少且无明显区域差异。

阳极电流密度对预焙阳极孔隙结构及电解消耗的影响

采用图像分析方法对铝用预焙阳极在不同阳极电流密度下孔隙结构结构及其演变过程进行分析表征,考察孔隙率、孔径分布、形状因子、连通性等孔隙结构参数的变化规律和阳极消耗之间的关系。结果表明,随阳极电流密度升高,反应表面孔隙形状因子减小,而孔隙率、平均孔径、连通性均先减小后增大。阳极消耗和碳渣量随反应表面孔隙的形状因子、孔隙率、平均孔径、连通性的减小而降低,局部大孔孔隙率增大到某一临界值时骨料从阳极表面脱落进入电解质形成碳渣,造成阳极过量消耗。

石油焦煅烧程度对铝用炭阳极显微结构及电解消耗的影响

以不同煅烧程度石油焦为骨料,煤沥青为黏结剂制备铝用低煅焦炭阳极.通过激光共聚焦扫描显微镜和图像分析方法对炭阳极孔隙结构进行分析表征,并考察阳极反应性和电解消耗性能.在煅后焦微晶尺寸1.7~2.7 nm范围内降低石油焦煅烧程度,炭阳极小孔隙逐渐沿骨料-黏结剂界面演变为裂纹状大孔隙,炭阳极孔隙率、形状因子及连通率均先减小后增大,视孔隙比表面积呈减小趋势.煅后焦微晶尺寸降低至1.9 nm较为适宜,对应的炭阳极空气和CO2反应质量损失率最少为9.6%和3.0%,每吨铝阳极碳耗为355.4 kg.低煅焦炭阳极过量消耗机制从以黏结剂选择性消耗转变为骨料与黏结剂共同消耗,使碳渣量减少.

铝电解槽石墨化阴极和槽壳的变形

通过实验室和工业电解槽系统研究了铝电解槽阴极和槽壳的变形,从中获取钠膨胀系数并用于工业阴极和槽壳的应力场的模拟分析,在考虑温度梯度热应力和钠膨胀化学应力共同作用条件下,获得了工业槽焙烧、启动后槽壳的变形位移数值.用机械式位移计对350 kA石墨化阴极工业电解槽变形进行了长达360 d的现场测试和监测,模拟值与实测值吻合.