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两步烧结制备铝电解惰性阳极材料的研究

传统Hall-Heroult铝电解槽由于采用消耗式炭素阳极而存在能耗高,炭耗大,成本高和环境污染严重等问题。因惰性阳极能够克服以上问题而成为铝业界的研究重点和热点。研究者们进行了大量的研究和尝试力图寻求符合铝电解工业应用的惰性阳极材料。由于氧化物陶瓷阳极导电性能不佳,金属合金阳极难以动态控制其钝化膜厚度,而金属陶瓷复合材料兼备有陶瓷的强抗腐蚀性和金属的良好导电性能,因此本文选择镍铁尖晶石基金属陶瓷材料作为铝电解惰性阳极的研究对象。在合成NiFe_2O_4尖晶石(NiO过量15%)的过程中,首次向原料Fe_2O_3和NiO粉末中引入了添加剂MnO_2、TiO_2、V_2O_5。研究了各种添加剂对烧结及NiFe_2O_4尖晶石性能的影响。研究发现三种添加剂对烧结都起到了促进作用,另外还能提高材料各方面的性能。添加MnO_2后材料的综合性能良好,材料的密度增加,电导率提高,抗腐蚀性增强,抗弯强度和抗热震性得到很好改善;TiO_2对材料  (本文共129页) 本文目录 | 阅读全文>>

中南大学
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铝电解惰性阳极及腐蚀率预测研究

惰性阳极技术是传统铝冶金工业的一次革命。它具有节能、降低投资与成本、增加产能、减少环境污染等一系列优越性,近几十年来已成为工业发达国家在铝冶金领域竞相研究开发的前沿技术。惰性阳极研究的核心在于材料的腐蚀及其控制,而腐蚀率的准确预测是实现腐蚀控制的关键。惰性阳极的腐蚀不仅与其本身的成分、结构有关,还取决于它的使用条件。本论文紧密围绕惰性阳极技术的核心,对电极材料的腐蚀进行了系统研究,取得了如下的结果:首先,在广泛文献调研的基础上,制备出多种氧化物,分别考察其在冰晶石—氧化铝熔体中的溶解度,筛选出NiFe_2O_4用作电极基体,系统研究了该氧化物的溶解度与电解质组成、温度等参数之间的关系,明确了低温、低分子比、高氧化铝浓度对降低溶解度的重要作用。在此基础上,通过调整烧结速度,提出了制备NiFe_2O_4基金属陶瓷惰性阳极的较佳工艺。另外,还探索了NiFe_2O_4基金属陶瓷的加压烧结。金属陶瓷的其它基本性能,如抗热震性、导电性能等,...  (本文共133页) 本文目录 | 阅读全文>>

中南大学
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Na_3AlF_6-K_3AlF_6-AlF_3体系的初晶温度、Al_2O_3溶解能力及NiFe_2O_4基惰性阳极低温电解腐蚀研究

采用惰性阳极和可润湿性阴极的新型铝电解槽技术,是铝电解工业实现节能、减排与增效的重要发展方向。惰性阳极的研究已取得较大进展,但仍然无法满足现行铝电解质体系与电解工艺条件下的耐腐蚀要求,严重阻碍着惰性阳极铝电解技术的工业化实现。低温铝电解技术具有诱人的节能潜力,更是解决惰性阳极耐腐蚀问题的重要途径。本文在国家973计划(2005CB623703)的资助下,以发展低温铝电解技术、解决NiFe_2O_4基惰性阳极耐腐蚀问题为目标,通过文献调研并结合5Cu/(NiFe_2O_4-10NiO)金属陶瓷低温电解腐蚀探索,选择K_3AlF_6-Na_3AlF_6-AlF_3为低温电解质体系,系统研究了K_3AlF_6-Na_3AlF_6-AlF_3体系的初晶温度和Al_2O_3溶解能力(饱和溶解度与溶解速度),为低温铝电解质体系设计与电解工艺优化提供理论基础;在此基础上,选择一种较具前景的低温电解质23.4wt.%K_3AlF_6-54.6w...  (本文共143页) 本文目录 | 阅读全文>>

《世界有色金属》2009年01期
世界有色金属

镍-铁-钴金属惰性阳极研发现状

2003年至2007年期间,西方国家大约有一百多篇文章报道了有关惰性阳极的发展。在金属惰性阳极方面,科技人员研究较多的是Ni-Fe合金和Ni-Fe-Co合金的惰性阳极,其中有代表性是Moltech公司的金属阳极。所有惰性阳极试验都基本停留在实验室和小规模的试验状态,尚不具备工业化规模的试验条件。众所周知,开发惰性阳极来代替炭阳极的主要目的是为了消除温室气体CO2的排放,同时,也为了消除全氟化炭(perfluorocarbon-PFC)和其他污染物,如PAHs的排放。人们都期望着新的电解方法排放出来的是对人类身体健康有益的氧气。金属惰性阳极进入工业化应用还存在着以下几个问题必须得到解决。①金属惰性阳极的寿命成本必须与同期消耗的炭阳极的费用基本相当或用其他方法可以补偿;②金属惰性阳极的溶解度必须不影响金属铝的纯度;③电耗必须少于炭阳极或至少相当;④更希望现在的电解槽能够直接更换金属惰性阳极而不需要对现有电解槽进行过大的改造。近几年来...  (本文共4页) 阅读全文>>

《有色矿冶》2004年03期
有色矿冶

铝电解陶瓷类惰性阳极材料的发展

铝电解惰性阳极在经过几十年的研究之后,在其材料的选择上已趋于二类材料:其一是陶瓷材料,其二是合金材料。在陶瓷材料的选择上随着研究的不断深入,又分为金属氧化物陶瓷材料和金属陶瓷材料。惰性阳极材料无论如何发展都必须与铝电解相适应,Benedyk川和d。Nora[2]提出了惰性阳极材料的选择要求[3]: (l)在工作电流密度为0.8A·。m一2下,年腐蚀率低于10 mm,极化电压低于0.5V; (2)阳极电压降优于石墨阳极,析氧过电位较低; (3)适用于工业电解环境,在1 000℃下,氧化性环境中具有良好的稳定性,具有较高的热稳定性和抗热震性; (4)较低的电阻,并且材料为电子电导; (5)能够抵抗氟盐的腐蚀,不会降低产品铝的质量; (6)容易与金属导杆连接; (7)不会给环境带来危害,提高操作过程的健康和安全水平; (8)能够降低电解槽的投资成本,具有进一步提高的潜力,能够延长阴极使用寿命,成本较低并易于生产大型样品。 目前仍未有材...  (本文共4页) 阅读全文>>

《轻金属》2003年01期
轻金属

镍基惰性阳极的耐腐蚀性研究(上)

现代电解铝工业追求高效率、低能耗、低成本、无严重污染的生产工艺。随着世界能源日趋紧张和环境保护要求日益严格 ,铝电解节能与革新的问题正愈来愈受到极大的关注。随着铝应用和铝冶炼的规模不断扩大 ,铝冶炼的发展面临着新的挑战 ,大力发展新技术势在必行。其中使用不消耗阳极 (惰性阳极 )取代炭阳极已成为国内外广泛研究的课题。然而 ,铝电解温度高、腐蚀性强、材料的使用环境极其恶劣 ,故阳极材料的选择十分艰难且非常有限。早在二十年代人们就对此开始研究 ,但至今仍没有新的突破 ,到 80年代以后 ,人们渐渐将目光转向了一种新型金属陶瓷材料。其中SnO2 基惰性阳极及NiO -NiFe2 O4 基惰性阳极已被证明是制造惰性阳极最有希望的两种材料。本文在文献〔1〕的基础上 ,选用了NiO ,Fe2 O4 为主要原料制备NiO -NiFe2 O4 基惰性阳极 ,并对其做了较深入的、全面的实验探索 ,以求获得一些新的结果和认识。1 实验方法及步骤1....  (本文共3页) 阅读全文>>