硼化钛惰性阴极于铝电解槽上的工业应用研究

发布时间：2020-04-09 17:17

【摘要】：针对制约硼化钛惰性阴极于铝电解槽上工业化推广应用涂覆成本高、涂层易剥离以及加热固化难的技术难题,作者通过分析对比传统硼化钛惰性阴极于铝电解槽上的工业化应用研究情况并结合大型“静流型”曲面阴极铝电解槽的实际特点,选择等离子喷涂应用试验方案和TiB2-C胶涂覆应用试验方案进行前期试验研究。通过采用上海大豪纳米材料有限公司生产的DH-2080等离子喷涂设备制备炭块基体TiB2涂层,获得的TiB2涂层平均孔隙率12.23%,平均结合强度7.63MPa,平均显微硬度817.6HV,常温下平均电阻率0.108Ω·cm,涂层具有良好的试验工作性能,但在215#铝电解槽上进行喷涂试验时发现,受电解车间环境、喷涂设备以及喷涂成本等因素的影响,目前还达不到工业化推广应用的要求。应用TiB2(30%)、环氧树脂(25%)、石墨粉(45%)、碳纤维(1%)及二乙烯三胺(1%)配制成的TiB2-C胶涂层经加热升温固化及炭化制成的涂层,试样表面平滑,涂层均匀,无气泡与裂纹,开口孔隙率为13.21%,电解温度下电阻率仅为0.4μ Ω·m,涂层与基体的粘结强度3.10MPa,涂层毒性较小,对工人身体伤害小,环保性能较好,具有良好的工作性能。在215#铝电解槽涂覆进行了一年的工业化试验,试验槽电流效率提高了0.4%,炉底压降降低了46mv,节约电能62787.6 kWh/年,产生直接增经济效益249406元/台。在生产实践过程中配套研发出了局部涂覆和全涂覆两种涂覆方法以及电加热式加热固化装置,获得了完整的TiB2-C胶涂层,成功应用在年产15万吨172台300kA大型曲面阴极铝电解槽上,建成了国际首条15万吨/年300kA具有硼化钛惰性阴极涂层的新型阴极结构铝电解“高效、安全、经济、节能、环保”示范生产线。投产运行两年多以来,创造了平均综合铝锭单位产品能耗12814Wh的国际领先指标,比国际先进值13200Wh低386Wh,比标杆参考值12847Wh低33Wh。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF821

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本文编号：2621036