鋁電解金屬陶瓷惰性陽(yáng)極材料

內(nèi)容概要

　　鋁電解惰性電極技術(shù)可實(shí)現(xiàn)Hall—H6roult工藝原鋁生產(chǎn)過程二氧化碳溫室氣體的零排放，降低直流電耗，而惰性陽(yáng)極材料技術(shù)是其核心與難點(diǎn)。本書簡(jiǎn)要介紹鋁電解Hall—H6mul工藝及相關(guān)電極材料近年的發(fā)展概況，鋁電解惰性陽(yáng)極的電化學(xué)過程，重點(diǎn)介紹以鐵酸鎳基金屬陶瓷為代表的惰性陽(yáng)極制備工藝、材質(zhì)構(gòu)成與優(yōu)化、電極性能、電解腐蝕行為以及與惰性陽(yáng)極相適應(yīng)的鋁電解槽結(jié)構(gòu)和低溫電解工藝等方面的研究進(jìn)展，尤其是中南大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的最新研究成果。
　　本書主要適合從事鋁電解技術(shù)和電極材料研究與開發(fā)人員閱讀，也可供高校材料科學(xué)與工程專業(yè)、冶金專業(yè)的師生參考。

作者簡(jiǎn)介

周科朝，1963年生，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，中南大學(xué)副校長(zhǎng)，國(guó)家有突出貢獻(xiàn)的中青年專家，教育部跨世紀(jì)優(yōu)秀人才，擔(dān)任國(guó)家“863”計(jì)劃新材料領(lǐng)域?qū)＜医M成員，中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)理事，中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)青年委員會(huì)副主任，中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)材料加工委員會(huì)副理事長(zhǎng)。主要從事高溫結(jié)構(gòu)材料、多相非均質(zhì)粉末冶金材料、粉末冶金近凈成形技術(shù)等方向的研究。 李志友，1968年生，博士，中南大學(xué)研究員。主要從事粉末冶金材料、特種功能陶瓷等方向的研究。 張雷，1975年生，博士，中南大學(xué)副研究員。主要從事鋁電解惰性陽(yáng)極材料、粉末冶金功能材料等方向的研究。

書籍目錄

第1章　鋁電解電極材料與技術(shù)的發(fā)展
1．1鋁電解工藝的歷史與現(xiàn)狀
1．2炭素陽(yáng)極材料
1．2．1連續(xù)自焙陽(yáng)極
1．2．2預(yù)焙陽(yáng)極
1．2．3　陽(yáng)極反應(yīng)
1．3惰性陽(yáng)極材料
1．3．1合金體系
1．3．2金屬氧化物體系
1．3．3金屬陶瓷體系
1．4惰性可潤(rùn)濕陰極材料
1．4．1 TiB2燒結(jié)陶瓷
1．4．2 TiB2／炭素復(fù)合陰極材料
1．4．3 TiB2涂層陰極材料
1．4．4 TiB2／炭膠涂層陰極在現(xiàn)行鋁電解槽上的應(yīng)用
1．5低溫電解質(zhì)和鋁電解新工藝
參考文獻(xiàn)
第2章　金屬陶瓷惰性陽(yáng)極的電化學(xué)與組元選擇
2．1炭素陽(yáng)極電化學(xué)
2．1．1氧化鋁分解電壓的理論計(jì)算
2．1．2炭素陽(yáng)極的電化學(xué)過程
……
第3章　鐵酸鹽基金屬陶瓷惰性陽(yáng)極材料與制備工藝
第4章　鐵酸鎳基金屬陶瓷惰性陽(yáng)極的力學(xué)與導(dǎo)電性能
第5章　鐵酸鎳基金屬陶瓷惰性陽(yáng)極的電解腐蝕
第6章　鋁酸鹽和氧化亞銅基金屬陶瓷惰性陽(yáng)極材料
第7章　基于金屬陶瓷惰性陽(yáng)極的鋁電解槽與電解工藝
結(jié)束語(yǔ)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   TiB2或TiB2的復(fù)合材料以涂層的形式與炭素基體形成的涂層陰極也是一類具有代表性的惰性可潤(rùn)濕性陰極材料。具有代表性的TiB2／炭膠陰極涂層，就是以樹脂等為黏結(jié)劑，添加其他助劑后與TiB2粉末混合制成糊料，將糊料涂覆于炭素陰極表面，經(jīng)過固化、炭化形成TiB2涂層陰極。涂層既起到可潤(rùn)濕性陰極的作用，同時(shí)又解決了與炭素基體的結(jié)合問題。TiB2／炭膠陰極涂層是在現(xiàn)行鋁電解槽上應(yīng)用試驗(yàn)最多的一種TiB2陰極材料。 TiB2涂層陰極與導(dǎo)流槽相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)鋁電解的顯著節(jié)能。斜坡式導(dǎo)流惰性可潤(rùn)濕性陰極鋁電解槽結(jié)構(gòu)示意圖如圖1—4所示。導(dǎo)流槽可以實(shí)現(xiàn)在陰極上、陽(yáng)極陰影下保持一層薄薄的鋁液，減小了磁場(chǎng)的影響，獲得穩(wěn)定的鋁液界面，使降低ACD、節(jié)能、高電流效率的生產(chǎn)成為可能。ComalcoAluminum公司將碳膠TiB，陰極涂層技術(shù)應(yīng)用在導(dǎo)流槽上進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，獲得了較好的節(jié)能效果，在700天的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)平均能耗為13.3 kW·h／k9—Al，電流密度為0.99 A／cm2，ACD為20 mm。 TiB2／炭膠陰極涂層的研究較為活躍。研究了在電解條件下TiB2陰極涂層與鋁液的潤(rùn)濕性，發(fā)現(xiàn)涂層中TiB2的含量為20％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，90％的涂層表面能被鋁液潤(rùn)濕；TiB2的含量為35％～60％時(shí)，涂層具有良好的鋁液潤(rùn)濕性，通電電解可加速鋁液潤(rùn)濕。Liao等人研究了TiB2涂層陰極的抗鈉膨脹性，發(fā)現(xiàn)TiB2涂層與鋁液具有良好潤(rùn)濕性的同時(shí)，可使鈉膨脹率降低20％—70％。李冰和邱竹賢研究了鋁液潤(rùn)濕性、熱膨脹性、導(dǎo)電性及涂層在鋁液中的溶解性，發(fā)現(xiàn)涂層與鋁液的潤(rùn)濕性好、導(dǎo)電性好，不易被鋁液溶解，TiB2陰極涂層的熱膨脹系數(shù)為4.8×10—6／℃。 TiB2／炭膠陰極涂層也存在一些問題。涂層炭化過程中，碳質(zhì)添加劑和黏結(jié)劑碳化生成的炭，電解過程中會(huì)與熔融金屬鋁發(fā)生反應(yīng)生成Al4C3，從而失去對(duì)TiB2顆粒的固定作用，使得涂層中的TiB2顆粒流人到鋁液，使涂層逐步減薄，最后消失。涂層開裂、起泡、脫落也是TiB2／炭膠陰極涂層需要進(jìn)一步完善解決的問題。 不含碳的TiB2陰極涂層試圖用于解決TiB2／炭膠陰極涂層的問題。無(wú)機(jī)物氧化鋁溶膠作為黏結(jié)相，可將TiB2粉末黏結(jié)在炭素基體上形成非碳TiB2涂層陰極。

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