預焙陽極抗氧化塗層

炭素預焙陽極是用於預焙鋁電解槽的陽極塊，與自焙陽極（陽極糊）相比，預焙陽極在生產製備流程中增加了成型、焙燒和組裝等工序。也正是由於預焙陽極在上槽電解前預先進行了焙燒處理，使得生產中的粘接劑瀝青在炭化的同時，大量的有害煙氣得以提前排除，極大地改善了電解車間的工作環境。在電解過程中陽極除了必需的電化學反應外還會被空氣和二氧化碳氧化，造成大量碳渣脫落，增加陽極碳耗。國內如東北大學、中南大學、北京科技大學等高校以及國外美國鋁業公司、CSIRO、挪威海德魯公司等企業研究機構對提高陽極抗氧化性進行了大量研究。研究表明使用抗氧化塗層是降低碳耗的行之有效方法。

基本介紹

• 中文名：預焙陽極抗氧化塗層
• 外文名：Oxidation resistant coating for prebaked anode

預焙陽極功能

預焙陽極是預焙陽極電解槽的重要組成部分，它是多組陽極炭塊和陽極提升機構部分組成，陰極參與電化學反應並把電流導入電解槽內。每陽極炭塊組由1～3塊陽極炭塊、陽極導桿和鋼抓預先組裝而成。炭塊的數量和尺寸視電解槽的容量和電流密度而定（一般為10～40組）。這些炭塊組在槽內對稱地排列在陽極水平母線的左右兩側，炭塊組的鋁導桿靠可轉動的卡具固定在水平母線上，鋁導桿起著輸送電流和吊裝炭塊組的雙重作用。陽極提升機構是升降陽極的機構。隨著炭陽極的消耗，陽極機構帶動陽極炭塊組下降，當降至最低位置時，藉助陽極提升機構，通過轉接母線作業把水平母線提高，以保證在電解過程中陽極升降機夠連續帶動炭塊組下降，使陰、陽極間的間距相對穩定。現代大型預焙陽極多採用自動控制。

陽極反應過程

多年以來，眾多學者對陽極反應過程進行了大量的研究。在電解過程中，Al₂O₃溶解在冰晶石熔體中，形成氧複合離子（在弱酸性和酸性工業電解質體系中，以Al₂O₂F₄^2-和Al₂OF₆^2-為主）這些複合離在陽極表面放電產生CO₂（或CO），CO₂（或CO）氣泡從陽極表面逐漸遷移離開陽極。Hall-Heroult熔鹽電解法生產原鋁過程中，預焙陽極參與電化學反應而不斷被消耗， 理論上生產1t金屬鋁的碳消耗量為334kg。但實際上，生產1t金屬鋁的碳消耗量高達420-500kg。預焙陽極底掌的工作環境溫度高達 940-970℃， 在此高溫環境下，陽極與空氣及二氧化碳接觸的部分會發生氧化反應，造成一部分陽極被額外消耗掉，與此同時，由於陽極骨料與粘接劑活性不同存在選擇性氧化，進而造成部分炭粒脫落形成大量炭渣，增加電解能耗。

提高抗氧化性途徑

提高陽極抗氧化性主要有兩種思路，第一種是向陽極糊料中加入抗氧化添加劑，減緩氧化；另一種是陽極碳塊外面噴塗抗氧化塗層，阻礙空氣與陽極接觸。CSIRO開發的抗氧化塗層聲稱可節約碳耗20kg/t-Al，但是沒有報導是否已經成功套用。