大型预焙槽阴极节能与环保研究

论文摘要

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。

论文目录

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