[发明专利]一种铝电解用充气多孔预焙阳极及使用其的电解方法

说明书

一种充气多孔预焙阳极及使用其的电解方法。本发明的预焙阳极使用的弹丸焦的粒度含量如下：8‑5mm含量为10‑30％，5‑2mm含量为30‑50％，2‑0mm含量为15‑35％，粉子含量为5‑25％。本发明在成型生产充气多孔预焙阳极生坯时制备出充气孔，在电解槽换极后，将还原性气体通入多孔预焙阳极内，在电解过程中甲烷气体可以部分替代预焙阳极中的炭，参与电解阳极过程，减少炭的消耗，起到降低二氧化碳排放，消除铝电解强温室气体全氟化碳PFC的排放和阳极效应。

技术领域

本发明涉及一种预焙阳极，具体涉及一种铝电解用充气多孔预焙阳极及使用其的电解方法。

背景技术

自1886年起，霍尔-埃鲁特法生产铝是国内外铝工业普遍使用的工艺过程。铝电解时，以炭素材料为阳极，如预焙阳极，电解槽底部砌筑的炭块为阴极，熔融冰晶石为电解质。电流通过预焙阳极进入溶解Al₂O₃的熔融冰晶石中进行反应，最后进入阴极。Al₂O₃电解发生在熔融的电解质层内(电解质层在阳极和溶化的金属之间)。Al₂O₃中的铝离子被还原成了金属铝，这些金属铝集中在电解槽底部的阴极上，氧离子与炭阳极中的炭反应生成二氧化碳气体。总反应式如式1所示。

Al₂O₃+3/2C＝2Al+3/2CO₂ (1)

生产中使用的预焙阳极是以石油焦、沥青焦为骨料，煤沥青为黏结剂制造而成，用作预焙铝电解槽作阳极材料。这种阳极材料的炭块已经过焙烧，具有稳定的几何形状，所以也称预焙阳极炭块，习惯上又称为铝电解用炭阳极。用预焙阳极炭块作阳极的铝电解槽称预焙阳极电解槽，简称预焙槽，这是一种现代化的大型铝电解槽。阳极炭块的生产是以石油焦为原料，以煤沥青为粘结剂，经过石油焦煅烧、中碎、筛分、细碎、沥青的熔化、配料、混捏、成型、焙烧等工序加工制作而成。

铝电解过程中生产每吨铝会消耗近0.5吨的炭，这会产生近2吨的二氧化碳，并且电解过程中熔融冰晶石及氟化盐等添加剂也会产生大量氟化气体排放出来，对环境造成很大影响。因此，铝电解过程产生的二氧化碳、氟化物体排放带来相关的环境问题是铝工业的主要问题之一。通过改变预焙阳极的结构或组成是解决上述问题的方向之一。

发明内容

为此，本发明的目的之一在于提供了一种充气多孔预焙阳极。本发明的充气多孔预焙阳极用于铝电解时碳耗低，可消除PFC排放和阳极效应。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种充气多孔预焙阳极，使用的弹丸焦的粒度含量如下：8-5mm含量为10-30％，5-2mm含量为30-50％，2-0mm含量为15-35％，粉子含量为5-25％。

作为优选，本发明所述的充气多孔预焙阳极，使用的弹丸焦的粒度含量如下：8-5mm含量为15-25％，5-2mm含量为35-45％，2-0mm含量为20-30％，粉子含量为10-20％。

在优选实施方案中，本发明所述的充气多孔预焙阳极，使用的弹丸焦的粒度含量如下：8-5mm含量为20±2％，5-2mm含量为40±2％，2-0mm含量为25±2％，粉子含量为15±2％。

上述的8-5mm、5-2mm、2-0mm粒度是通过8mm、5mm、2mm尺寸的筛分工具筛分得到的不同粒度范围，均不包括下限值，例如8-5mm是指小于等于8mm大于5mm的颗粒。粉子则是将原料弹丸焦经研磨得到的粉体。

作为优选，所述粉子中粒径0.075mm以下的含量为50％以上，优选为70％。

优选地，所述粉子中粒径0.075-0.3mm的含量为50％以下，优选为30％。