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我国铝电解的发展,应该基于降低能耗、提高效率、增长槽寿命和完善自动化控制等手段来实现降低铝成本、增强在国际市场的竞争力的目的。泄流式电解槽作为一种新型槽,可以实现上述目标,但在我国电解铝厂还没有出现,主要是由于国内缺乏这方面的研究。
为了使我国铝工业能更早地开发成功新型的泄流式TiB2/C阴极电解槽炼铝技术,并为此奠定理论基础和提供电解槽结构设计的依据,本文这几方面的研究工作:泄流式铝电解槽阴极复合碳块所需的TiB2的制备方法与技术研究;泄流式槽阴极周围耐火材料的制备及其抗电解质腐蚀性能的研究;利用以前研制成功的用振动成型法技术制取TiB2/C阴极;对1350A泄流式TiB2/C阴极电解槽的进行连续100小时电解试验及研究。
通过这些研究,得到如下研究成果与结论:得出碳热还原TiO2和B2O3生成TiB2反应的吉布斯与温度直线关系△GT"=1250300-791.7T(J),以及理论开始反应温度1580K;在石墨化炉里用碳热还原法制取了TiB2,并用化学分析法对制得铝、渗铝和渗漏电解质,有利于提高电解槽的寿命;相比现今国内铝厂工业电的TiB2进行了定量分析,分析结果TiB2纯度为88%,产品中杂质仅为石墨炭;自制的泄流式铝电解槽阴极碳块侧下部周围的耐火混凝土材料,与目前工业电解槽上所用的耐火材料相比,具有较高的热膨胀系数和较好的抗电解质熔体腐蚀的性能,使用这种耐火材料有利于减少与阴极碳块之间的缝隙,防止侧部漏解槽,TiB2/C阴极泄流式电解槽槽电压和工作状态稳定,基本无噪音,并可以获得较高的电流效率,试验槽达到86%;TiB2/C阴极表面TiB2的腐蚀速度为1.0g·h-1·m-2;铝电解槽使用TiB2/C阴极,可以使阴极表面大的脱落可能性降低,可以延长碳阴极与电解槽寿命。