大型预焙槽阴极节能与环保研究

【摘要】： 阴极材料是铝电解槽的主要组成部分,阴极材料质量的好坏直接影响到电解槽寿命和电解槽的能量消耗。本文针对四川启明星铝业公司生产技术现状,以铝电解过程阴极节能与环保为研究目标,研究了阴极炭块吸钠、电解质及铝水向阴极炭块的渗透、化学腐蚀等对电解槽寿命的影响,研究了阴极材料的导电性能和抗渗透性能以及废旧阴极材料的危害和处理方法,并开展了高石墨质和石墨化阴极炭块的工业应用试验,获得了如下研究结论: 1)与普通阴极材料相比,石墨化阴极材料具有优良的导电性能,对降低炉底压降效果显著,工业应用效果表明,平均单槽电压可降低80-100mV,经济效益显著。 2)内热问题是大型预焙槽多年来一直不好解决的问题。研究发现,石墨化阴极的采用可有效解决内热过大的问题,减少侧部漏炉的几率,大大提高电解槽寿命并降低电解槽大修成本。 3)与半石墨质阴极及高石墨质阴极相比,石墨化阴极材料对抵抗金属钠侵蚀、电解质及铝渗透等具有显著的效果。 4)与其它阴极材料相比,石墨化阴极材料仅吸收少量的含氟化合物,可减轻大修槽废旧阴极的处理难度,同时减少了因废块导致的环境污染,环境效益显著。 5)采用石墨化阴极炭块后可适当降低铝水高度,从而降低了生产现场操作难度,更有利于电解槽技术条件的优化。 【关键词】：铝电解槽 阴极 节能 环保
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TF821
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 文献综述9-12
• 1.1.1 铝电解工业发展概况9-10
• 1.1.2 我国电解铝工业的现状10-11
• 1.1.3 关于大型预焙槽11-12
• 1.2 现代大型预焙槽阴极性能评述12-13
• 1.3 本课题的研究背景及意义13
• 1.3.1 课题研究背景13
• 1.3.2 课题研究的目的和意义13
• 1.4 本课题研究的主要内容及方法13-15
• 1.4.1 研究内容13-14
• 1.4.2 研究方法14-15
• 第二章 铝电解槽阴极设计原则及阴极破损原因剖析15-32
• 2.1 概述15
• 2.2 铝电解槽阴极设计原则15-18
• 2.2.1 槽内衬热平衡设计原则15-16
• 2.2.2 槽内衬应力设计原则16-17
• 2.2.3 减少槽底裂纹设计原则17-18
• 2.2.4 延缓槽底电化学腐蚀设计原则18
• 2.3 铝电解槽阴极破损原因剖析18-28
• 2.3.1 破损槽描述18-21
• 2.3.2 槽破损影响因素解析21-24
• 2.3.3 阴极内衬破损机理24-28
• 2.4 预防阴极破损的基本对策28-32
• 2.4.1 采用石墨化阴极材料28-29
• 2.4.2 采用涂层技术29
• 2.4.3 提高筑炉质量29-30
• 2.4.4 加强电解槽焙烧启动及日常管理30-32
• 第三章 节能环保型铝电解槽阴极材料的研究32-47
• 3.1 概述32-34
• 3.2 阴极材料与能量利用率的关系34-36
• 3.2.1 阴极材料与炉底压降之间的关系34-35
• 3.2.2 阴极材料在电解过程中的电阻率变化35-36
• 3.3 半石墨质阴极材料的研究36-37
• 3.3.1 半石墨质阴极炭块的理化性能分析36-37
• 3.3.2 半石墨质阴极炭块的使用特性分析37
• 3.4 高石墨质阴极材料的研究37-40
• 3.4.1 高石墨质阴极炭块的理化性能分析38-39
• 3.4.2 高石墨质阴极炭块的工业试验39-40
• 3.5 石墨化阴极材料的研究40-47
• 3.5.1 石墨材料导热性能与微晶参数的关系41
• 3.5.2 无烟煤基石墨化阴极材料的初步研究41-43
• 3.5.3 石墨化阴极材料在电解铝工业中节能效果评价43-47
• 第四章 铝电解槽废旧阴极炭块的综合处理研究47-55
• 4.1 概述47
• 4.2 废旧阴极炭块的特性分析47-50
• 4.2.1 废旧阴极炭块的元素分析47-48
• 4.2.2 废旧阴极炭块的显微分析48-49
• 4.2.3 废旧阴极炭块的毒性分析49-50
• 4.3 废旧阴极炭块的综合处理研究50-53
• 4.3.1 电解铝工业固体废弃物50-51
• 4.3.2 废旧阴极炭块的综合处理研究51-53
• 4.4 石墨化阴极材料在电解铝工业应用中环境效益评价53-55
• 第五章 结论与展望55-57
• 5.1 结论55-56
• 5.2 展望56-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61
• 攻读硕士学位期间发表的论文及成果61

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