铝电解槽材料属性

工业电解槽电极材料
首先，让我们来看铝电解槽的电极材料。

在铝电解生产中，阳
极通常采用碳块或者石墨块制成，这是因为碳材料具有良好的导电
性和耐腐蚀性，能够承受高温和化学腐蚀。

而阴极则通常采用铝合
金材料，如铝和铝合金，这是因为铝合金具有良好的导电性和机械
性能，能够在电解过程中稳定地释放铝金属。

其次，氯碱电解槽的电极材料也是至关重要的。

在氯碱电解生
产中，阳极通常采用钛或者钛合金制成，这是因为钛材料具有优异
的耐腐蚀性能和稳定的化学性能，能够在氯化钠溶液中稳定地工作。

而氯碱电解槽的阴极一般采用钢材料，因为钢材料具有良好的导电
性和机械性能，能够稳定地释放氢气。

除了上述常见的电解槽电极材料外，还有一些特殊情况下会采
用其他材料，比如在一些特殊的电解过程中可能会采用铂、铱等贵
金属作为电解槽的电极材料，以确保电解过程的稳定性和高效性。

总的来说，工业电解槽的电极材料选择需要考虑导电性、耐腐
蚀性、化学稳定性以及成本等因素，不同的电解过程会对电极材料
提出不同的要求，因此在实际应用中需要综合考虑各种因素来选择合适的电解槽电极材料。

电解过程中的反应
在电解过程中，阳极发生的反应是氧 离子失去电子被氧化成氧气，反应方 程式为：4O2- - 4e- = 2O2。
阴极发生的反应是铝离子得到电子被 还原成金属铝，反应方程式为： 4Al3+ + 12e- = 4Al。
电解过程的优化
提高电解效率
降低能耗
通过优化电解槽的设计和操作条件，提高 电流密度和电解质的传质传热性能，从而 提高电解效率。
通过采用先进的电极材料和优化电解槽的 电压和电流分布，降低能耗和减少副反应 的发生。
提高产物纯度
环保与安全
通过控制电解过程的温度、压力和电解质 成分，提高金属铝和氧气的纯度和产物的 质量。
在电解过程中应采取有效的环保措施，减 少废气、废水和废渣的产生，同时应确保 电解槽的安全运行和操作人员的安全。
05 电解槽中2Al2O3(熔融) 的工业应用
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
化学合成法
通过化学反应将铝盐和碱反应生成氢 氧化铝，再经过脱水、高温熔融等处 理制得。
03 电解槽中2Al2O3(熔融) 的作用
作为电解质的角色
01
传导电流
熔融的2Al2O3能够传导电流， 使电子在电解过程中得以流动， 从而完成电解反应。
离子传输
Hale Waihona Puke 0203维持电极间电位差
熔融的2Al2O3作为电解质，能 够传输离子，促进电解过程中的 离子交换和迁移。
熔融的2Al2O3能够维持电极间 的电位差，确保电解反应的顺利 进行。
对电流效率的影响
提高电流效率
熔融的2Al2O3作为电解质，能够降低电解过程中的电阻，从 而提高电流效率。
降低能耗

alk碱水电解槽阴阳极用材料
在碱性水电解槽中，阳极和阴极是两个关键部件，它们决定了电解过程的效率。

以下是对这两个电极所使用的材料的详细介绍：
1. 阳极材料：
钛：由于其良好的耐腐蚀性和低电阻，钛是常用的阳极材料。

为了提高其导电性，通常会在钛的表面涂覆钌、铱或它们的氧化物。

镍基合金：一些镍和铁的合金也被用于阳极材料，尤其是在高温和强碱性的环境中。

导电陶瓷：某些导电陶瓷，如氧化铱和氧化钽，也被用作阳极材料。

2. 阴极材料：
不锈钢：在碱性水电解槽中，不锈钢是最常用的阴极材料。

这主要是因为不锈钢具有良好的耐腐蚀性、高导电性和易于加工的特性。

镍：镍在强碱环境中具有良好的耐腐蚀性，因此也被用作阴极材料。

导电陶瓷：与阳极相似，某些导电陶瓷，如碳化钛和氮化钛，也被用作阴极材料。

总的来说，阳极和阴极材料的选择取决于多个因素，包括电解液的成分、温度、压力以及电极上的反应类型。

在实际应用中，选择适当的材料对于确保
电解过程的效率和稳定性至关重要。

如需了解更多信息，建议咨询材料学专家或查阅相关文献资料。

铝电解用的原材料大致分三类：原料——氧化铝；熔剂——氟化盐(包括冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化镁、氟化钙、氟化锂等)；阳1．生产工艺(1)工艺机理铝电解工业生产采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解法。

所谓冰晶石－氧化铝融盐就是以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成的多相电解质体系，即为Na2AIF6-A12O3二元系和Na3AIF6-AIF3-Al2O3三元系是工业电解质的基础。

能够传导电流和在电流通过时改变自己成分的液体叫做电解质。

许多年以来，铝电解质一直以冰晶石为主体，其原因如下。

①纯冰晶石不含析出电位（放电电位）比铝更正的金属杂质（铁、硅、铜等），只要不从外界带入杂质，电解生产可以获得较纯的铝。

②冰晶石能够较好的溶解氧化铝，在电解温度950-970℃时，氧化铝在冰晶石溶液中的溶解度约为10％（质量）。

③在电解温度下，冰晶石一氧化铝熔液的密度比同温度的铝液的密度小，它浮在铝液上面，可防止铝的氧化，同时使电解质和铝很好地分离，这既有利于电解过程，又简化了电解槽结构。

④冰晶石有一定的导电能力，这样使得电解液层的电压降不至过高。

⑤冰晶石熔液在电解温度下有一定的流动性，阳极气体能够从电解液中顺利地排出，而且有利于电解液的循环，使电解液的温度和成分都比较均匀。

⑥铝在冰晶石熔液中的溶解度不大，这是提高电流效率的一个有利因素。

⑦冰晶石熔液的腐蚀性很大，但碳素材料能抗受它的侵蚀，用碳素材料作内衬建造电解槽基本上可以满足生产的要求。

⑧在熔融状态下，冰晶石基本上不吸水，挥发性也不大，这将减少物料消耗并能保证电解液成分相对稳定。

以上所述有的是冰晶石的优点，也有的是它的缺点，如纯冰晶石的熔点较高（1008.5℃），导电性能不好和腐蚀性强，以及氧化铝在其中的溶解量不大等，这些导致了熔盐电解法生产铝时电能消耗大，建设投资和生产费用高。

多年来，为了克服其缺点，促使入们去寻找能代替它的新物质，但至今尚未取得成功；同时，入们也研究使用一些添加物像氟化钙、氟化镁、氟化锂等，来改善冰晶石一氧化铝熔体的性质。

电解铝电解槽结构电解铝是一种常见的铝生产方法，其核心设备是电解槽。

电解槽是一个用于电解铝的设备，它采用特定的结构设计，以实现高效的铝电解过程。

电解槽通常由斜坡式底槽、阳极和阴极等组成。

斜坡式底槽是电解槽的主体部分，它由耐火材料制成，具有较好的耐高温和耐腐蚀性能。

底槽的斜坡设计有助于铝液从底部流出，便于收集和提取。

阳极位于底槽的顶部，它是电解过程中的正极，通常由碳材料制成。

阳极的作用是提供氧化反应所需的正电荷。

阴极位于底槽的底部，它是电解过程中的负极，通常由碳材料涂覆钢制而成。

阴极的作用是吸收氧化反应产生的电子。

在电解铝的过程中，电解槽中的电解质是非常重要的。

电解质一般采用氟化铝和氯化铝的混合物，它们可以提供所需的离子导电性。

电解质的浓度和温度对电解过程的效果有着重要的影响。

此外，电解槽还需要配备炉渣槽和温度控制系统等设备，以确保电解过程的稳定性和效率。

除了上述基本结构外，电解槽还可以根据具体的工艺要求进行一些改进。

例如，可以在底槽中设置导流板或导流槽，以改善液体流动的均匀性和稳定性。

此外，还可以在阳极上设置保护罩，以减少阳极的损耗和杂质的进入。

电解槽还可以根据需要进行分段设计，以提高铝液的纯度和收集效率。

在实际应用中，电解槽的结构设计需要兼顾多个因素。

首先，要考虑到生产效率和能耗的平衡，以实现高效的铝生产。

其次，要考虑到设备的耐用性和稳定性，以确保长期稳定运行。

此外，还要考虑到维护和清洁的便利性，以减少生产线停机时间和生产成本。

电解铝电解槽是实现铝电解的关键设备，其结构设计直接影响到生产效率和产品质量。

通过合理的设计和改进，可以提高电解过程的效率和稳定性，实现高效、低能耗的铝生产。

电解槽用耐火材料及砌筑、施工一、电解槽用耐火材料电解槽用耐火材料的设计与建造中最受关注的部分。

现在世界上铝电解槽内衬的基本构造可分为“整体捣固型”、“半整体捣固型”与“砌筑型”三大类。

(1)整体捣固型。

内衬的全部炭素体使用塑性炭糊就地捣固而成，其下部是用作保温与耐火材料的氧化铝，或者是耐火砖与保温砖。

(2)半整体捣固型。

底部炭素体为阴极炭块砌筑，侧部用塑性炭糊就地捣固而成，下部保温及耐火材料与整体捣固型的类似。

(3)砌筑型。

砌筑型底部用炭块砌筑，侧部用炭块或碳化硅等材料制成的板块砌筑，下部为耐火砖与保温砖及其他耐火、保温和防渗材料。

根据底部炭块及其周边间缝隙处理方式的不同，砌筑型又分为“捣固糊接缝”和“黏结”两种类型。

前种类型是在底部炭块砌筑时相互之间及其与侧块之间留出缝隙，然后用糊料捣固；后种类型则不留缝隙，炭块用炭胶糊黏结。

上述的整体捣固型与半整体捣固型被工业实践证明槽寿命不长，而且电解槽焙烧时排出大量焦油烟气和多环芳香族碳氢化合物，污染环境，因此已被淘汰。

砌筑型被广泛应用。

砌筑型中的黏结型降低了“间缝”这一薄弱环节，被国外一些铝厂证明能获得很高的槽寿命，但对设计和材质的要求高。

因为电解槽在焙烧启动过程中，没有间缝中的炭素为炭块的膨胀提高缓冲(捣固糊在碳化过程中会收缩)，因此若设计不合理或者炭块的热膨胀与吸钠膨胀太大，便容易造成严重的阴极变形或开裂。

内衬的基本类型确定后，具体的结构将按最佳物理场分布原则进行设计。

当容量、材料性能以及工艺要求不同时，所设计出来的内衬结构便应该不同，但一旦阴极结构设计的大方案确定(例如选用“捣固糊接缝的砌筑型”)，则不论是小型还是大型槽，其内衬的基本结构方案可以是相似的。

区别往往体现在具体的结构参数上，而对于同等槽型和容量的电解槽，结构参数上的区别往往由设计理念、物理场优化设计工具和筑槽材料性能上的差异所引起。

我国目前均采用捣固糊接缝的砌筑型。

下图是我国大型预焙铝电解槽内衬基本结构方案的一个实例。

表 １ 实验前后蛭石防渗砖凹槽平均尺寸变化情况
项目
Ａ１ Ａ２ Ａ３
·３ ８·
轻 金 属
２０１８年第 ９期
铝电解槽用防渗材料性能浅析
汪艳芳１，２，柴登鹏１，２，张亚楠１，２，张芬萍１，２
（１．中国铝业郑州有色金属研究院有限公司，河南 郑州 ４５００４１； ２．国家铝冶炼工程技术研究中心，河南 郑州 ４５００４１）
摘 要：在工业铝电解槽上，防渗材料的性能直接影响铝电解的经济技术指标和槽寿命。本文通过对国内铝电解槽用 防渗材料的抗电解质侵蚀性能、导热系数等方面做了一些尝试性研究，对防渗材料的性能进行评估，为电解铝企业进 一步了解我国铝电解槽用防渗材料性能提供依据。 关键词：铝电解；防渗材料；抗电解质侵蚀 中图分类号：ＴＦ８２１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２ １７５２（２０１８）０９ ００３８ ０４
１ 实 验
干式防渗料。
１２ 试验方法
１２１ 抗侵蚀试验 在蛭石防渗砖中线处掏一直径 ５００ｍｍ，高度
５００ｍｍ的圆柱形凹槽，加入 １５０ｇ电解质粉于该凹 槽内，加刚玉盖密封；干式防渗料则放入石墨坩埚中 振实后加入 １５０ｇ电解质粉，外部用石油焦密封，隔 绝空气防止石墨坩埚高温氧化。
１１ 试验原料 电解质为工业槽取电解质，分子比为 ２４８，初
导热系数检测参考标准 ＧＢ／Ｔ２１１１４－２００７；耐 压强度检测参考标准 ＧＢ／Ｔ５０７２－２００８；显气孔率 和体积密度检测参考标准 ＧＢ／Ｔ２９９７－２０００；化学 成分检测参考标准 ＧＢ／Ｔ２１１１４－２００７。
２ 结果与讨论蛭石防渗砖的剖面图
A1
A2
A3
图 ３ 第二次实验后蛭石防渗砖的剖面图
２０１８年第 ９期
汪艳芳 等：铝电解槽用防渗材料性能浅析

图 4-2-4
(2) 自焙阳极上插棒式电解槽 现在，自焙阳极上插棒式电解槽在工业上也被广泛地采用。阳极内发生的焦化作用，基 本上同旁插棒槽。在焦化过程中，也形成了烧结锥体。阳极棒通过上层的液体糊，一直 插到阳极锥体之内。其主要不同是拔棒后遗留下来的孔洞由上层的阳极糊来充填，结果 生成所谓“二次阳极”。这对于阳极的质量有一定的影响。
3、铝电解反应 电解过程中溶解在电解质中的 Al2O3 离解成离子，在阳极 O 离子放电，在阴极 Al3+放电。 当采用炭素电极时，阳极析出的氧直接与 C 发生电化学反应，生产 CO2. 4、阳极消耗 碳反应后百分之百的变成 CO2，从而可以计算出每吨 Al 生产消耗 C 的数量。 引起阳极消耗的原因： 1）在铝电解反应过程中，阳极工作表面反应消耗速度不同，其原因是因为炭阳极中的沥青 粘接剂的焦化比骨料中的炭活性大，化学活性大，它们在电解过程中优先消耗，而骨料焦炭 消耗慢，于是一部分颗粒从阳极表面脱落形成碳渣。 2）炭阳极被空气中的氧气氧化消耗。 3）炭阳极被 CO2 气体氧化而消耗。 除以上三个原因外，还与炭阳极的质量，电解生产操作和设计水平有关。 5、炭阳极的活性 活性越大，与空气反应的速度快，炭阳极的消耗越大。 1）不同炭素材料与空气反应速率的研究 自焙阳极 — 预焙阳极—粗粒工业石墨—细粒工业石墨 依次增大 2）炭素材料的活性与其本身结构形成过程有关，石油焦、沥青焦的活性较大，无烟煤、冶 金焦的活性低，活性最低的炭素材料是石墨，还与原料和制品的温度有关，热处理温度越高， 其活性越低，还与其含有的杂质有关。有些杂质能够增大炭素材料的 uoxing，而有些杂质能 降低其活性。 焦炭中的钒对反应活性的影响最大，镍次之，钙最低。
g/A·h
3600
3.影响因素： 阳极在空气中的氧化；阳极掉粒；生成 CO 等。 十三、预焙阳极电解槽:

电解槽阳极类型主要有以下几种：
1. 碳素阳极：由石油焦、沥青焦等碳素材料制成，具有高导电性、耐腐蚀性和较低的电化学活性。

2. 钛基金属氧化物阳极：由钛、铱、钽等金属氧化物涂层在钛基材上制成，具有良好的电化学稳定性和较长的使用寿命。

3. 石墨阳极：由人造石墨或天然石墨制成，具有较好的导电性和耐腐蚀性，但电化学活性较高。

4. 铅合金阳极：由铅、锡、银等合金制成，具有良好的导电性和耐腐蚀性，但含有有毒物质。

5. 不锈钢阳极：由不锈钢材料制成，具有较好的耐腐蚀性和较长的使用寿命，但导电性较差。

6. 钛基涂层阳极：在钛基材上涂覆一层具有良好电化学性能的涂层，如铂、铑等贵金属涂层，以提高阳极的电化学稳定性和使用寿命。

铝电解槽的工作原理铝电解槽是用于生产铝的重要设备，其工作原理是通过电解的方式将铝矿石中的铝氧化物分解为铝金属和氧气。

本文将详细介绍铝电解槽的工作原理。

一、铝电解槽的结构铝电解槽由钢制槽体和陶瓷制电解槽内衬组成。

槽体上部设有导电电极，电极间距离恒定，下部则设有铝液收集槽和底部出铝口。

在电解槽中，铝矿石被放置在电解质中，形成电解液。

铝电解槽的工作原理基于铝在高温下的电解性质。

首先，将铝矿石经过研磨、浸泡等处理后，与氢氧化钠等电解质混合，形成电解液。

然后，将电解液注入铝电解槽中，通过加热使其达到高温，一般约为950-980℃。

在电解槽中，电解液的上部是正极，下部是负极。

正极由导电电极组成，负极则是铝液收集槽和底部出铝口。

在电解槽中，通过外加电流，正极上的电子向负极流动，同时在电解液中发生一系列的电化学反应。

具体而言，电解液中的氧化铝（Al2O3）分解成铝离子（Al3+）和氧离子（O2-）。

铝离子被吸附到负极的铝液收集槽上，逐渐形成铝金属。

而氧离子则在正极上与水分子结合，生成氧气（O2）。

通过这种电解反应，铝矿石中的氧化铝逐渐分解，铝金属逐渐沉积在负极上，氧气则从正极释放出来。

铝金属在负极上逐渐积聚，当达到一定厚度时，可从底部出铝口进行收集。

三、铝电解槽的优势铝电解槽作为生产铝的关键设备，具有以下优势：1. 低能耗：铝电解槽采用电解法生产铝，相比其他生产方法，能耗更低，能够有效节约能源。

2. 高纯度：通过电解槽生产的铝金属纯度高，可以满足各种工业和军事需求。

3. 生产效率高：铝电解槽的生产效率较高，可以实现大规模铝生产，满足市场需求。

4. 环保节能：铝电解槽生产过程中无需添加大量化学药品，对环境污染较小，符合环保要求。

四、铝电解槽的应用铝电解槽广泛应用于铝冶炼行业，是生产铝的重要设备。

铝金属被广泛应用于航空、汽车、建筑等各个领域，具有重要的经济价值和战略意义。

总结：铝电解槽是通过电解的方式将铝矿石中的氧化铝分解为铝金属和氧气的设备。

电解铝的基础知识1、铝的性质：熔点低、熔点660℃、沸点高、密度小、电阻率小、有良好的导电性和反射光的能力、无磁性。

具有两性，可与多种金属构成合金，与氧反应。

其电化当量C=0.3356g.A-1.h-12、电解质主要成分是冰晶石,电解炼铝主要原料是氧化铝。

炼铝历史：化学法炼铝（1886年前）、电解法炼铝（1886年后）。

3、电解槽是电解炼铝的核心设备；根据阳极分可以分为预焙阳极和自焙阳极，自焙阳极按导电方式分为旁插棒式和上插棒式，预焙阳极按连续使用与否分为连续式与不连续式；电解槽系列有横向和纵向两种。

4、冰晶石即氟铝酸钠，分子式为：Na3AlF6,或3NaF.AlF3，它有人造冰晶石和天然冰晶石两种。

人造冰晶石生产方法主要有酸法，碱法，干法和磷肥副产法。

5、电解铝电解质以冰晶石为主体的原因（H-H法优点）：1）冰晶石中不存在析出电位比铝正的元素，这可避免其他金属离子在阳极放电而降低Al的质量，2）熔融的冰晶石易溶解Al2O3，3)Al2O3的熔点为 2030℃，而Al2O3与Na3AlF6形成熔体后，其初晶温度降为930—980℃,4)熔融的冰晶石-氧化铝熔体具有较小的密度,5)具有较好的导电性和适合的粘度,6)不与槽内衬发生电化学反应,7)在电解温度下不吸水，挥发性不大，8）在电解温度下，具有较小的挥发度。

6、铝电解生产中向电解质加入添加剂的目的：改善原有电解质的性质，满足电解需求。

对添加剂的基本要求：1）在电解过程中不被电解成其他元素而影响Al的质量；2）应能对电解质的性质有所改善 3）吸水性和挥发性要小； 4）对Al2O3的溶解度不能有太大影响 5）来源广泛，价格低廉。

7、分子比：MR=NaF分子百分数/ AlF3分子百分数 M<3 酸性电解质 MR=2WR WR=NaF质量百分数/AlF3质量百分数。

8、添加剂对铝电解质熔体密度的影响：CaF2，MgF2的添加使电解质的密度增大。

就影响程度而言，CaF2甚于MgF2，但是在添加量为5—10%时，对电解质的密度影响很小。

铝电解原理
铝电解原理是一种通过电解方法从铝矿石中提取铝金属的过程。

电解是一种利用电流在导电溶液中引起化学反应的方法。

在铝电解中，常用的电解槽是由碳素材料制成的。

该电解槽内填充有导电的电解质溶液，通常是由氟化铝和氯化钠组成的混合物。

这种电解质溶液具有较高的熔点，可以在高温下保持液态。

电解过程中，电解槽的负极为铝矿石经过破碎和粉碎处理后形成的细粉末状物质。

这些铝粉末被放置在称为阳极的碳块上。

阳极与电源连接，为电解反应提供电流。

电解过程中，电解槽的正极是由碳块构成的电解槽底部。

这个阳极从电源的正极端接收电流。

当电流通过电解槽中的电解质溶液时，氟离子被在阳极上放置的碳块上的氧化作用氧化成氟气。

同时，铝粉末在电解槽中加热熔化，溶解成氧化铝离子。

这些氧化铝离子在电解质溶液中游离，并以氧化铝的形式逐渐沉积到称为阴极的平板上。

在电解过程中，铝离子从阳极迁移到阴极上，这是由于电流的作用力使得铝离子带上正电荷，使其在电场中向阴极移动。

在阴极上，沉积的氧化铝逐渐形成金属铝。

一旦铝沉积到足够的厚度，可以将其从阴极上剥离下来，得到纯净的铝金属。

通过铝电解的原理，可以高效地从铝矿石中提取纯净的铝金属，这在铝工业中广泛应用。

电解槽正常生产的主要技术参数铝电解槽经过焙烧、启动和后期管理之后进入正常生产阶段，正常生产阶段的电解槽是在规定的电流强度下进行生产的。

其特征是：电解槽的各项技术参数已达到了规定的范围建立了较稳定的电热平衡制度，阴极周围的侧壁上已牢固的形成电解质－氧化铝结壳（俗称伸腿）构成了较好的炉膛内形，另外可看到阳极不氧化、不着火、阳极周围的电解质均匀沸腾，电解质与炭渣分离较好，阳极底下没有过量的沉淀，炉面结壳完整并覆盖一定数量的氧化铝保温。

也就是说电解槽的正常生产是在一定的技术参数和常规作业制度的密切配合下实现的。

电解槽生产的技术参数是以电解槽的类型、容量和操作人员的技术水平而定。

技术参数包括：槽工作电压、极距、电解温度、电解质成份（分子比）两水平、炉底压降、效应系数。

下面我们分别来讲各项技术参数在铝电解生产中的作用：1、系列电流强度：每个电解系列都有额定的电流强度、额定的电压、与之对应有一定的产铝量。

额定的电流强度一经确定下来，尽可能保持恒定的电流强度不变，以保证整个电解系列生产的稳定性。

2、槽工作电压：电解槽的工作电压由阳极压降（约0.34V）、电解质压降（约1.57V)、阴极压降(约0.36V）、母线压降（约0.20V)、极化电压（约1.70V）、效应分摊电压（约0.10V）。

只随氧化铝浓度的变化而稍有变化。

槽工作电压随生产操作而变动，但极化电压和母线压降变化较小，只随氧化铝浓度的变化而稍有变化。

变化较大的是阳极压降、电解质压降和阴极压降这三项也是维持电解温度热量来源的电压。

其中电解质压降时刻在变化，所以平时工作电压的高低在某种意义上来说就是电解质压降的高低。

因而工作电压对电解温度有明显的影响过高或过低保持电压都会给电解槽带来变化。

1．槽电压过高保持不但浪费电能而且电解质热量收入增多，会使电解槽走向热过程，炉膛熔化、原铝质量受影响，并影响电流效率。

2．槽电压保持过低也不行，虽然最初因热收入减少可能会出现低温时的坏处，电解温度低，电解质会下缩产生沉淀的机会增多，而形成结壳会使炉底电阻增加而发热，由冷行程转为热行程。

【技术】这几种内衬材料是影响铝电解槽内衬寿命的重要因素电解铝生产的主体设备是电解槽，它的阴极部分是一个矩形的钢制槽壳，底部是导电的碳块，碳块下衬以耐火及保温材料，侧部是能抵抗氧化和电解质侵蚀的侧壁材料。

电解质是以冰晶石为主体的氟化物熔体，在电解生产过程中，槽内衬因电解质的冲刷和腐蚀以及化学反应而损坏，严重时必须停槽，拆除全部内衬重新筑炉，大量的筑炉材料消耗和停产损失，严重的影响生产成本，因而努力延长槽内衬的使用周期(称为槽衬寿命)是铝电解工业的一项重要使命。

影响铝电解槽槽衬寿命的几个关键因素是槽壳强度，内衬材料、筑炉工程和焙烧起动操作。

其中后两项可以依靠在施工及生产中执行行之有效的规程来解决，而前两项则必须在设计阶段做出合理的处理，包括槽壳在生产中承受应力及其强度的计算和内衬材料的选择。

槽壳必须设计成能支撑和约束其因受热和化学应力影响而产生的变形，内衬必须选择良好的抗电解质和金属浸透和腐蚀的材料，同时各种材料的传热和保温性能须与不同槽型的热平衡设计紧密联系。

本文仅涉及内衬材料的选择问题。

一、阴极炭块铝工业发展初期，电解槽容量较小，当时以底糊捣固的整体阴极被广泛应用。

其后捣固炉底的弱点逐步被人们所认识，诸如由底糊整体构成的大面积阴极，很难做到均质，因而温度分布及电流分布都难以均匀，在焙烧时容易构成裂纹，影响槽衬寿命和电解指标，特别当电解槽容量加大时，这些缺点更加突出。

随着碳素生产技术的发展，逐步采用预焙烧炭块作为铝电解槽阴极材料。

几十年生产实践中，常用的预焙烧阴极炭块有几种类型，即：以锻烧无烟煤为骨料的坯块，在1200℃温度下烧成，称为无烟煤底块;以煅烧无烟煤掺入一定数量的电极石墨碎为骨料，在1200X温度下焙烧成的炭块，称为半石墨质底块(掺入石墨量大约有10%、20%、30%等);用可以石墨化的碳索材料制成的碳块，加热到2500℃以上，称为石墨化底块。

1.1无烟煤底块无烟煤底块抗破碎强度大，有较好的抗磨损性能，制造成本较低，一直被广泛应用，但是，它的电阻率高，以致在电解过程中，炉底电压降大，抗钠渗透性能较差，随生产时间延长底块逐步膨胀，炉底电压降也逐步升髙，对内衬寿命产生不利影响。

电解铝阳极材料随着工业化进程的不断发展，铝材料的重要性也日益突显。

铝是一种轻质、强度高、良好的导电导热性能和耐腐蚀性能的金属材料，广泛应用于航空、汽车、电子、建筑等领域。

而电解铝阳极材料则是铝生产过程中不可或缺的重要原材料之一。

电解铝阳极材料是指在铝电解槽中，用于形成氧化膜保护阴极和铝液的阳极材料。

在铝电解工艺中，电解铝阳极材料起着重要的作用，它不仅影响着铝的纯度和质量，还直接影响着生产效率和成本。

电解铝阳极材料的种类主要有铝阳极板、铝阳极棒和铝阳极板带。

其中，铝阳极板是最常用的阳极材料，它主要由高纯度的铝制成，具有良好的耐腐蚀性和导电性能。

铝阳极棒则是一种圆柱形的阳极材料，它主要用于小型电解槽或需要更高的阳极电流密度的工艺中。

铝阳极板带则是一种宽带状的阳极材料，它主要用于大型电解槽或需要更高的生产效率的工艺中。

电解铝阳极材料的制造工艺主要有铸造、轧制和挤压等方法。

其中，铸造是最常用的制造方法，它主要采用连铸法或铸造法制造铝阳极板。

轧制则是制造铝阳极板带的主要方法，它主要采用热轧和冷轧两种方法。

挤压则是制造铝阳极棒的主要方法，它主要采用挤压机将铝坯挤压成圆柱形的阳极棒。

电解铝阳极材料的质量对铝的生产过程和产品质量影响很大。

优质的电解铝阳极材料应具有高纯度、均匀的组织结构和良好的耐腐蚀性能。

此外，电解铝阳极材料的形状和尺寸也要符合生产工艺的要求，以确保生产效率和成本的控制。

在电解铝阳极材料的生产和应用中，还需要注意一些问题。

首先，电解铝阳极材料的形状和尺寸应与电解槽的设计和工艺要求相匹配，以确保阳极电流密度均匀和稳定。

其次，电解铝阳极材料应定期检查和更换，以保证其正常使用和生产效率。

最后，应注意电解铝阳极材料的储存和保养，避免受到潮湿、腐蚀等影响。

总之，电解铝阳极材料是铝生产过程中不可或缺的重要原材料。

它对铝的生产效率、成本和产品质量都有着重要的影响。

因此，我们应该加强对电解铝阳极材料的研究和开发，提高其质量和性能，以满足不断增长的市场需求和环保要求。

导致表层炉帮熔化，使得Si3N4结合SiC材料宜接与 高温熔融电解质接触,这也加剧了其被侵蚀的程度O 李世斌等研究了並叫结合SiC材料的耐电解质腐 蚀性能。实验结果表明试样在与熔融电解质和气体 同时接触的三相区域(气-固-液)被电解质侵蚀的比
较严重。张广荣等页将Si3N4结合SiC浸入熔融冰晶 石基电解质中，在1 000 °C保温4 h后，测试腐蚀试 样在腐蚀前后的质量和外观尺寸的变化。这些研究
较好，并且其价格仅相当于自结合SiC材料的1/10~ 1/7。在1993年,国外开始使用晁叫结合SiC的作为 铝电解槽侧壁材料。国内于2001年也在230 kA试验 槽上进行了试验，取得了较好的效果。经过实践的证
明之后，铝电解槽通常使用晁叫结合 SiC材料作为 侧壁材料。
2.2.1 Si^结合SiC复合材料制备 Si3N4结合SiC材料的制备方法主要有燃烧合成
在非氧化气氛下,碳素材料具有高的导热率、较 好的抗热震性，并且不润湿熔融电解质和不会降低
• 84 •
.山酉肖金 E—mail:sxyjbjb@
第44卷
高温强度等优良性能。加之其在铝电解工艺中会在 表面形成一层凝固电解质（保护性炉帮）,这样碳素 材料就可以满足铝电解槽用侧壁的要求，电解槽的
稳定运行也就能得到保证。但是铝电解一般在960 °C 的高温下运行，高温氧化性气体容易将炭素材料氧
化。例如Ficke®的氧 化程度更加严重。另外,铝电解槽侧壁材料的选择还 与槽型有关，在电解槽大型化之前，碳素材料基本能 满足铝电解槽对侧壁的要求。随着铝电解工业技术 的迅速发展，大型中间点式下料铝电解槽在国内广 泛推广应用。碳素侧壁难以满足这种电解槽对侧壁 的要求。其主要原因如下叫
置。铝电解槽主要构成部分是阳极钢棒、炭阳极、导 电母线、底部碳阴极和绝缘侧壁等切。侧壁是铝电解 槽不可缺少的组成部分，_方面是由于它被用作盛 置电解质和熔融铝液容器，另一方面侧壁起着保护 钢制金属外壳免受电解质熔体的侵蚀。因此侧壁工 作状况很大程度上决定了电解槽的使用寿命。更为 关键的是，侧壁炉膛的形状规整性对铝电解生产过 程中电流效率影响很大，从而宜接影响着铝电解技

附件3 铝电解槽内各材料属性1号材料：阴极炭块温度：200,400,600,800,900,1000导热系数：10.92,11.84,12.76,13.68,14.14,14.6 2号材料：阴极钢棒温度：200,400,600,800,900,1000导热系数：16.93,16.06,14.94,13.69,13.09,12.40 3号材料：阴极钢棒糊温度：200,400,600,800,900,1000导热系数：2.82,3.34,4.74,7.02,8.16,9.304号材料：阳极炭块温度：200,400,600,800,900,1000导热系数：4.30,4.63,4.97,5.30,5.47,5.645号材料：阳极钢爪温度：200,400,600,800,900,1000导热系数：64,53.2,42.4,31.6,26.2,20.86号材料：槽帮温度：200,400,600,800,900,1000导热系数：1.29,1.31,1.34,1.37,1.38,1.397号材料：捣鼓糊温度：200,400,600,800,900,1000导热系数：0.34,0.34,0.34,0.34,0.34,0.348号材料：氧化铝覆盖料温度：200,400,600,800,900,1000导热系数：0.8,0.8,0.8,0.8,0.8,0.89号材料：第四层内衬温度：200,400,600,800,900,1000导热系数：0.593,0.867,1.141,1.415,1.552,1.689 10号材料：第三层内衬温度：200,400,600,800,900,1000导热系数：0.22,0.22,0.22,0.22,0.22,0.2211号材料：第二层内衬温度：200,400,600,800,900,1000导热系数：0.15,0.19,0.23,0.27,0.29,0.3112号材料：第一层内衬温度：200,400,600,800,900,1000导热系数：0.055,0.055,0.055,0.055,0.055,0.055 13号材料：侧部碳块温度：200,400,600,800,900,1000导热系数：36.7,30.6,25.3,21.8,20.5,19.514号材料：阳极铝导杆温度：200,400,600,800,900,1000导热系数：205,206,213,229,248,268。