專利名稱：一種降低鋁電解槽陰極壓降的方法
技術領域：
本發明涉及一種降低壓降的方法，特別涉及一種降低鋁電解槽陰極壓降的方法。
背景技術：
我國是鋁電解的超級大國，2011年產能達到1600萬噸以上，即年耗電量達到 2025X108kWh，相當于消耗標準煤688. 5X108噸。目前，特大型預焙鋁電解槽越來越廣泛地投入生產運行，鋁電解參數的自動控制技術日臻完善，阻流塊、導流型鋁電解槽、三度尋優等技術已獲得突破性進展，研究開發節能技術顯得尤為重要，為我國鋁電解行業儲備技術資源，并在世界鋁電解行業確立霸主地位，在能源緊缺的世界市場競爭中立于不敗之地， 并對鋁電解行業的技術進步和發展產生巨大影響。鋁電解槽的爐底電壓降(即陰極電壓降)是指槽內鋁液至陰極鋼棒的電壓降，以 200kA電解槽為例，一般250-300mV。這包括鋁液_(陰極)炭塊、炭塊本身、炭塊_陰極鋼棒以及陰極鋼棒本身的電壓降。隨槽齡延長，爐底電壓降值增大。在正常生產條件下，鋁液-炭塊的電壓降是微不足道的。為了有效降低鋁電解槽陰極壓降，必須首先能有效地降低陰極鋼棒與炭塊的壓降，這樣才能達到節能增效的目的。 目前，陰極鋼棒與炭塊的接觸電壓降上升的機理有兩種，一種是滲碳，當陰極鋼棒直接敷設在炭塊中，又處在高溫條件下，碳容易向鋼棒滲透，使鋼棒的變得疏松，孔隙率增大，根據有關資料介紹，由于碳向鋼棒滲透，鋼棒四周產生縫隙，縫隙寬度約為0. 25mm。另外一種是i^e-C界面NaF的沉積，在電解生產條件下，在電毛細的作用下，電解質向炭陰極滲透，一部分電解質沉積在i^e-C界面層上并發生一系列化學反應，生成的NaF便結晶在陰極棒的表面上，形成絕緣層，引起界面電壓降上升。鋁電解槽的側壁以及陰極導電棒附近能產生大量劇毒物質氰化物，據資料顯示， 由于外界空氣從陰極導電棒與槽殼之間的縫隙中滲漏入飽和著鈉的炭陰極中而產生的，大約有90%以上的氰化物存在于電解槽的端部或邊部，少量存在于電解槽的底部炭塊和保溫層中。氰化物之所以存在，是由于工業鋁電解槽具備生成NaCN的條件。實驗室規模的實驗指出，氮氣能與侵入炭塊中的鈉在800°C下發生化學反應，生成多量的氰化鈉；而且，在石墨炭塊中或半石墨化的炭塊中，與無煙煤炭塊相比，氰化鈉的生成量成倍增多，電解槽內的氮氣來自與滲漏進來的空氣。資料還顯示，當炭塊式樣浸漬鈉之后，與氮氣發生化學反應時，生成氰化鈉，其反應溫度為500-600°C。有鐵存在時，氰化鈉的生成反應加速3倍，因此， 鐵是一種催化劑。其化學反應式為2C+2Na+N2 (空氣中的)一2NaCN。
發明內容
本發明的一個目的在于公開一種節能增效的降低鋁電解槽爐底壓降的方法。具體技術方案由如下步驟實現一種降低鋁電解槽爐底壓降的方法，包括如下步驟
鋁電解槽用陰極鋼棒進行酸洗除銹，將陶瓷粉末均勻涂覆在陰極鋼棒表面，按常規方法進行扎固。其中，所述陶瓷粉末為TB2或Ti3SiC,優選為Ti&。所述的陶瓷涂層方法采用等離子噴涂技術。所述的陶瓷粉末涂層厚度為0. 05mm < H < 0. 2mm,優選0. 2mm。所述的陶瓷粉末粒度大小為0 < S < 25 μ m，優選為0. 1 μ m。一個具體的實施方案為一種降低鋁電解槽爐底壓降的方法，包括如下步驟鋁電解槽用陰極鋼棒進行酸洗除銹，鈍化、烘干處理；將顆粒為0. 1 μ m的TiB2粉末，采用等離子噴涂技術均勻涂覆在陰極鋼棒表面，涂層厚度為0. 2mm，用碳糊將碳陰極和處理過的陰極鋼棒黏合，按常規方法進行扎固。本發明通過將陶瓷微粉均勻涂覆在陰極鋼棒表面，一方面能有效阻隔了狗作為催化劑參與氰化鈉的生成反應，大幅減少了劇毒氰化物的生成。另一方面，本發明能創造客觀的效益，同時，也能達到節能減排，達到環境保護和企業效益的雙結合，以200kA電解槽為例，所用材料計算，TiB2試劑20萬元/噸，保護層厚度按0. 05mm-0. 2mm計算，單槽用量 50kg,費用10000元/臺，按5年運行周期計算，單槽節約電能為200*0. 055*24*365*5 = 481800kffh,經濟效益顯著。
圖1 是本發明實施例提供的鋁電解槽碳陰極結構圖。1、陰極鋼棒2、碳糊3、碳陰極圖2 是本發明實驗例提供的鋼棒噴涂前后壓降變化圖。
具體實施例方式下面實驗例和實施例用于進一步說明但不限于本發明。實驗例1 鋁電解槽爐底電壓降各部分變化差異研究表1鋁電解槽爐底電壓降的變化
權利要求
1.一種降低鋁電解槽爐底壓降的方法，其特征在于，包括將鋁電解槽用陰極鋼棒進行酸洗除銹；將陶瓷粉末均勻涂覆在陰極鋼棒表面，進行扎固。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述陶瓷粉末為TB2或打^比。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述陶瓷粉末為Ti&。
4.根據權利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述的陶瓷涂層方法采用等離子噴涂技術。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述的陶瓷粉末涂層厚度為0.05mm < H < 0. 2mmο
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述的陶瓷粉末涂層厚度為0.2mm。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述的陶瓷粉末粒度大小為0< S ^ 25 μ m。
8.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述的陶瓷粉末粒度大小為0< S ^ 25 μ m。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于包括如下步驟鋁電解槽用陰極鋼棒進行酸洗除銹，鈍化、烘干處理；將顆粒為0. Iym的114粉末，采用等離子噴涂技術均勻涂覆在陰極鋼棒表面，涂層厚度為0. 2mm，用碳糊將碳陰極和處理過的陰極鋼棒黏合，進行扎固。
全文摘要
本發明公開一種降低鋁電解槽陰極壓降的方法將鋁電解槽用陰極鋼棒酸洗除銹，鈍化、烘干后，用等離子噴涂機將TiB2或Ti3SiC2陶瓷微粉均勻涂覆在陰極鋼棒表面，然后按正常的扎固工序操作，噴涂厚度在0.05mm-0.2mm之間。采用本發明降低鋁電解槽爐底壓降可有效阻隔向陰極棒滲碳、在陰極棒表面生成Fe-C合金(伴生灰白質-NaF)和生成劇毒氰化物，以達到降低鋁電解槽陰極壓降和節能環保的目的。
文檔編號C25C3/08GK102373488SQ20111032952
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月26日 優先權日2011年10月26日
發明者宗麗華, 崔德森, 洪玉明, 馬紹良 申請人:中國鋁業股份有限公司