[发明专利]一种低炭渣铝电解用炭素阳极及其制备方法

说明书

本发明特别涉及一种低炭渣铝电解用炭素阳极及其制备方法，属于铝电解电极技术领域，其与空气和二氧化碳接触的阳极四周或阳极四周及上表面的抗氧化侵蚀炭素层使用抗氧化性能好的原料，可以是优质石油焦或加有提高阳极抗氧化性添加剂的原料，阳极的内部使用普通原料。可以提高优质石油焦利用效率或减少阳极抗氧化性添加剂的使用量，实现低成本生产铝电解用低炭渣炭素阳极，降低阳极消耗。

技术领域

本发明属于铝电解电极技术领域，特别涉及一种低炭渣铝电解用炭素阳极及其制备方法。

背景技术

炭素阳极是熔盐电解法生产铝的主要原材料之一，在电解生产中承担着重要的作用，也是铝电解生产成本的重要组成部分。电解铝生产过程中炭素阳极消耗主要有电化学消耗、化学消耗和机械消耗。炭素阳极与空气和二氧化碳接触发生选择性氧化，同时由于阳极受到铝液和电解质的侵蚀、冲刷等原因，部分碳颗粒从阳极脱落进入熔盐电解质中，形成炭渣。炭渣大部分来源于炭阳极与空气和二氧化碳发生的反应。炭渣的形成不仅导致阳极过量消耗，而且对铝电解过程产生重大负面影响。增加电能消耗：电解质含炭渣量增加时导电性能将大幅降低，同时导致侧部漏电，电流空耗，降低电流效率，从而增加电能消耗。增加氟化盐消耗：电解质中的炭渣必须定期打捞，捞炭渣时电解质因粘附在炭渣表面被带走。增加工人劳动强度：电解质中炭渣含量过大时，需要组织工人进行打捞。诱发阳极效应：电解质熔液表面漂浮的大量炭渣，阻碍氧化铝粉有效溶解到电解质中，导致电解槽阳极效应的发生。

目前，为了降低电解槽中的炭渣含量，提高阳极的利用率，降低阳极的毛耗，采用的方法大致有：1、通过在阳极表面涂敷一层涂层来提高阳极抗氧化性，例如：中国发明专利申请CN101386995A一种铝电解用炭素阳极抗氧化涂层及其涂覆方法、中国发明专利申请CN106892642A一种阳极炭块抗氧化涂层、中国发明专利申请CN101307467A一种改善铝用炭阳极抗氧化性能的方法、中国发明专利申请CN101086071A一种提高铝电解用炭素阳极抗氧化的方法、中国发明专利申请CN101787549A“一种提高铝电解开槽阳极抗氧化性的方法”等，采用涂层的方法工序流程长、成本高，甚至会引入杂质而影响原铝质量；2、通过使用化学活性相对较高的煅后焦作为骨料焦粒，使用化学活性相对较低的煅后焦制备粉料，从而使骨料焦粒与粘结基质的化学活性更加接近，进而减少阳极的选择性氧化反应，例如：中国发明专利申请CN107523846A一种预焙阳极的制备方法；3、通过阳极生产过程对原料改性，改善骨料物理性能，并使用复合溶胶进行浸渍填充阳极表面开孔，从而能提高炭阳极的抗氧化性，例如：中国发明专利申请CN106191924A一种提高电解铝用炭阳极抗氧化性的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低炭渣铝电解用炭素阳极及其制备方法，以降低电解槽中的炭渣含量，提高阳极利用率，降低阳极毛耗。

本发明提供了一种低炭渣铝电解用炭素阳极，所述阳极包括阳极本体和抗氧化炭素层，所述抗氧化炭素层包覆于所述阳极本体的空气接触区域，所述抗氧化炭素层的成分包括石油焦，所述石油焦的空气反应性≤0.35％/min，所述石油焦的CO₂反应性≤28％/min。

可选的，所述抗氧化炭素层的厚度为10-100mm。

可选的，所述阳极本体和抗氧化炭素层为一体成型。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种低炭渣铝电解用炭素阳极，所述阳极包括阳极本体和抗氧化炭素层，所述抗氧化炭素层包覆于所述阳极本体的空气接触区域，所述抗氧化炭素层的成分包括石油焦和添加剂，所述添加剂的成分包括AlF₃。

可选的，所述添加剂的成分还包括B₂O₃。

可选的，所述抗氧化炭素层的厚度为10-100mm。

可选的，所述阳极本体和抗氧化炭素层为一体成型。