含碳酸锂预焙炭阳极.pdf

本发明属于以预焙阳极电解生产铝的技术领域，尤其涉及炭阳极材料组分。
    目前以预焙炭阳极电解生产铝的工艺，是将氧化铝在冰晶石溶液中进行电解而产生铝，所采用的阳极为普通预焙炭块。由于这种预焙炭素阳极在电解过程中与放电的氧离子反应迟缓，造成阳极过电压高达400～600mv，导致浪费较多的电能。为了设法降低阳极的过电压，本发明人曾提出了申请号为CN-88100103的一种活化性炭阳极，该阳极由以重量百分比含有0.4～1.5%碳酸锂的炭质材料制成，因而具有较高的化学反应活性，从而可达到降低阳极过电压的目的。该活化性炭阳极技术虽然可用于预焙阳极铝电解槽，但较适合于自焙阳极铝电解槽。用于自焙阳极铝电解槽时，在炭阳极糊中掺入碳酸锂较多，会引起炭阳极比电阻增加，同时带来阳极的制造成本提高。特别是碳酸锂含量在1.0～1.5%范围内，随着碳酸锂含量的增加而阳极过电压并不再降低，因而在阳极中碳酸锂含量若大于1.0%，显然会浪费较贵重的碳酸锂。

    基于上述情况，本发明的目的在于合理选择阳极中碳酸锂的含量，以较低的碳酸锂含量提高阳极过电压的降低幅度。

    为实现上述目的，本发明提供的含碳酸锂预焙炭阳极是由普通预焙炭素阳极的制备过程中添加按重量百分比0.1～1.0%的碳酸锂而制成。具体为将上述比例范围的碳酸锂加入到熔化的沥青中，经搅拌均匀后再与锻后的焦炭捏合成糊，混捏后的炭糊经过挤压或振动成型为生炭块。在此生炭块中碳酸锂地重量百分含量范围仍为0.1～1.0%，而且碳酸锂均匀分布于其表面和内部。此生炭块在焙烧炉中进行焙烧，便制得本发明所提供的含碳酸锂预焙炭阳极。由于上述的生炭块在焙烧过程中部分的炭质成份的耗损，因而焙烧后的含碳酸锂预焙炭阳极中碳酸锂的重量含量范围为0.11～1.2%。

    本发明提供的含碳酸锂预焙炭阳极在比电阻、机械强度、电解消耗等性能方面，与已有的预焙炭素阳极相比无显著影响。含碳酸锂的预焙炭阳极中若碳酸锂的添加量低于0.11%，则电解过程中降低阳极电压的效果不明显;若碳酸锂的添加量高于1.2%，就会导致比电阻增大，阳极过电压回升等不良影响，而且还会造成预焙炭阳极的制造成本不必要的提高。本发明提供的含碳酸锂预焙炭阳极碳酸锂的含量在0.11～1.2%范围内，使得这种预焙炭阳极在铝电解过程中具有较高的化学反应活性，能促使预焙阳极中炭与放电的氧离子反应速度加快，从而可以有较地降低阳极的过电压。

    本发明提供的含碳酸锂预焙炭阳极与普通的预焙炭素阳极相比，阳极过电压可降低120～200mv，槽电压比原来减少3～5%，从而生产每吨铝可节省400～660度电能。此外，预焙炭阳极中所含的碳酸锂在电解过程中缓慢地溶解在电解质中，可使电解质的性能得到改善，可以降低电解温度，提高电流效率1～2%。

    本发明按照上述的方法所生产的含碳酸锂预焙炭阳极，根据所含的碳酸锂量不同提供以下实施例：

    碳酸锂含量（％）（重量百分含量）阳极过电压降低量（mv)生产每吨铝的节电量（度）实施例一0.1160200实施例二0.45140460实施例三0.7200660实施例四1.2190600