[发明专利]铝电解阳极专用的低磷生铁及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种铝电解阳极专用的低磷生铁及其制备方法与应用，低磷生铁中，磷的质量百分含量为0.15％；碳的质量百分含量为2.3％～3.34％；硅的质量百分含量为3.0％～3.7％；锰的质量百分含量小于0.8％；硫的质量百分含量为0.051％～0.2％。本发明通过将硅含量调高，磷含量调低，制备得到的低磷生铁的铁碳压降可以控制在最佳范围内，平均压降可以比现有技术中的指标范围压降降低25～30mV，以10万吨电解铝为例，可以节约电耗成本320万左右；并且因磷含量较低，在保证铁水的流动性和脆性时，可以避免磷硫元素进入电解槽电解液中降低电解槽电流效率的不利影响，从而减少磷元素污染的风险。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，具体涉及一种铝电解阳极专用的低磷生铁及其制备方法与应用。

背景技术

在铝阳极组件生产过程中，低磷生铁起到了联系碳和碳碗钢爪的作用，低磷生铁中碳硅锰磷硫的含量，将会影响含低磷生铁的质量、铁碳之间的压降以及返回后的铁环能否压脱掉。各元素的影响作用如下：

1)碳元素影响铸件的强度，硬度及延展性。通过调整碳元素含量可以增加铸件的流动性和导热/导电性能；

2)硅元素可以增强铸件的石墨化程度及铁水的流动性，减弱铁收缩效应；

3)锰元素会妨碍铸件石墨化且会形成硫化锰，具有一定的脱硫作用，同时也能提高铸铁的强度，也会增强铁收缩效应；

4)磷元素会使铸件产生冷脆现象，减弱铁收缩效应，增强铁水的流动性，但是在增减磷元素的过程中，电解液进入电槽内部将会影响电解槽的电流效率；

5)硫元素对铸件有害，铸件中含硫元素会产生环热裂现象，降低高温下金属延展性，产生缩孔缺陷，增加铁碳压降。

在传统的磷生铁生产过程中，铁水的五大元素碳硅的含量通常比较低，而磷的含量比较高，并且通过向原材料中加入大量的磷铁和其他材料来增加铁中磷的含量，从而保证铁水的流动性和冷脆性，但是会导致磷元素流入到电解液中，这会导致电解槽的电流效率降低，在使用过程中电解液中磷元素含量也不会降低，同时严重污染着铝液和电解质。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种铝电解阳极专用的低磷生铁及其制备方法与应用，以通过将硅含量调高，磷含量调低，制备得到的低磷生铁的铁碳压降可以控制在最佳范围内，平均压降可以比现有技术中现有技术中的指标范围压降降低至25～30mV，以10万吨电解铝为例，每年可以节约电耗成本320万左右；并且因磷含量较低，在保证铁水的流动性和脆性时，可以避免磷硫元素进入电解槽电解液中降低电解槽电流效率的不利影响，从而减少磷元素污染的风险。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种铝电解阳极专用的低磷生铁，低磷生铁中，磷的质量百分含量为0.15％。

优选地，低磷生铁中：碳的质量百分含量为2.3％～3.34％；硅的质量百分含量为3.0％～3.7％；锰的质量百分含量小于0.8％；硫的质量百分含量为0.051％～0.2％。

优选地，低磷生铁中：镍元素的质量百分含量为0.1％～1.0％；稀土元素的质量百分含量为0.3％～0.5％。

需要说明的是，碳的质量百分含量最佳值为3.2％，质量百分含量最高不允许超过3.34％；因为经过试验得知，如果碳的质量百分含量大于3.35％，铁环强度增加，膨胀系数增大，铁环的表面会出现鼓包现象，严重影响铁环的浇铸质量。

硅的质量百分含量最佳值为3.2％，硅元素的质量百分含量不允许低于3.0％，因为硅元素除了可以促进石墨化的作用之外，还可以提高铁水的流动性，在铁水中起到一个脱氧的作用，如果含质量百分量低于3.0％，返回的磷铁环压脱困难，导杆沾铁严重，同时严重影响铁水的流动性。