[发明专利]一种用含镍添加剂的改性预焙炭阳极制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及有色金属冶金中的铝电解技术领域，特别是涉及一种预焙铝电解生产中的炭阳极的制备方法。

背景技术

 炭阳极作为电解槽最主要的组成部分，不仅作为导电电极把电流导入电解槽的炉膛，而且还要参与氧化铝电解的电化学过程。在电解铝生产中，炭阳极质量差异最有效的衡量标准是在电解生产中的使用中性能，炭阳极质量的好坏严重地影响到铝电解生产操作、电解槽的电流效率和阳极消耗，因此优质炭阳极是现代大电流电解槽最佳运行的前提。电解铝过程中炭阳极的消耗由电化学消耗和过量消耗组成，过量消耗包括炭阳极空气反应消耗、炭阳极与CO₂的布多尔反应消耗、铝电解副反应消耗及部分掉渣等。在炭阳极质量因素中，炭阳极的抗氧化能力即空气反应性和二氧化碳反应性对炭阳极质量的影响较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种用含镍添加剂的改性预焙炭阳极制备方法以改善炭阳极的抗氧化性，并降低阳极使用炭耗。

本发明的这种用含镍添加剂的改性预焙炭阳极制备方法，是以含镍元素的化合物为添加剂，与作为炭阳极骨料的煅后焦均匀混合，焙烧后制备成改性预焙炭阳极。前述的含镍元素的化合物是三氧化二镍（Ni2O3）、氧化镍（NiO）、碳酸镍（NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O）中的一种或两种以上的组合。其中，该方法还包括如下步骤：

1）将添加剂原料与炭阳极骨料混合并预热，预热温度为150～165℃；

2）将添加剂与炭阳极骨料的混合料进行混捏，同时加入沥青，其中混料温度为160～180℃，混捏时间为10～30分钟；

3）将混料加入成型机压制成型，制成改性预焙炭阳极生块；

4）将上一步骤得到的改性预焙阳极生块置于焙烧炉中焙烧，焙烧工艺参数如下：升温速率15℃/h，最高样品温度 1050℃，气体温度 1150℃，保温时间8h，样品缓慢冷却。

进一步的，含镍元素添加剂在混合料中的重量百分比含量是0.005～0.05%，其中三氧化二镍配料量为0.07～0.7Kg/吨阳极，氧化镍配料量为0.0636～0.636Kg/吨阳极，或碳酸镍配料量为0.1068～1.068Kg/吨阳极。即制备一吨改性预焙阳极需要如上含量的添加剂。

本发明的优点为：改性预焙阳极的抗氧化性能好，可降低炭耗30 Kg/吨阳极左右。添加剂的添加量少，一吨炭阳极仅需三氧化二镍配料量0.07～0.7Kg，氧化镍配料量0.0636～0.636Kg，或碳酸镍配料量0.1068～1.068Kg，即可取得较好的改性效果。影响小，所用的含镍元素添加剂既是炭阳极的改性添加剂，同时也是炭阳极中含有的元素，故未加入额外的杂质元素，对电解过程无不良影响。添加剂的适用范围广，不受槽型的限制，对现有工艺改动较小，与现有工艺兼容性较好，具有广泛的推广应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明的一个实施例如下：

1、添加剂配方计算

以制备改性预焙阳极中添加剂含量按0.01%（重量百分比）计算为例，则：一吨炭阳极仅需三氧化二镍配料量0.141Kg，氧化镍配料量0.127Kg，或碳酸镍配料量0.214Kg。同样的计算方法，若制备的改性预焙阳极中的添加剂含量按0.005%、0.01%、0.02%、0.05%（重量百分比）计算，则所需的添加剂量列于表1。

2、改性预焙炭阳极制备方法

①将添加剂原料与炭阳极骨料混合并预热，预热温度：150～165℃；

②将添加剂与炭阳极骨料的混合料进行混捏，同时加入沥青，混料温度：160～180℃；混捏时间：10～30分钟；

③将混料加入成型机压制成型，制成改性预焙炭阳极生块；

④将改性预焙阳极生块置于焙烧炉中焙烧，焙烧工艺参数如下：升温速率15℃/h，最高样品温度 1050℃，气体温度 1150℃，保温时间8h，样品缓慢冷却。

3、改性预焙炭阳极性能指标

表2是本发明的改性预焙炭阳极反应性的性能指标，并与相同配方（未加添加剂）的炭阳极进行了比较，计算结果如表2所示。添加少量的含镍元素添加剂可显著的改善炭阳极反应性。

当然，以上只是发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。