一种降低铝电解阳极气膜电压降的方法
【专利摘要】本发明提出了一种降低铝电解阳极气膜电压降的方法，其特征是通过在阳极中添加石墨插层化合物、铝粉，和在电解质中添加NaCl、NaF、碳酸盐以降低阳极-电解质界面张力，提高电解质对阳极的润湿性，促进阳极气泡的排放，从而实现铝电解阳极气膜电压降的降低。同时，由于石墨插层化合物具有良好的导电性，在阳极中添加石墨插层化合物可显著提高阳极导电性，减小阳极本体电压降。
【专利说明】—种降低铝电解阳极气膜电压降的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铝电解【技术领域】，特别涉及一种降低铝电解阳极气膜电压降的方法。
【背景技术】
[0002]电解过程中，在直流电作用下，阳极发生如下反应:
[0003]2 八 1203十3?: = 4 八 1+3(? (1)
[0004]八1203十3?: = 2 八 1+3(30 (2)
[0005]电解过程中，气泡在阳极底掌下产生，由于电解质对阳极的润湿性较差，因此有部分气泡吸附在阳极底掌下。？0代111【1】等人研究发现气泡在阳极底掌下的覆盖率高达50% -60%。气泡行为对电解过程影响巨大，由于气泡不导电，因此，气泡吸附在阳极底掌下会增大槽电阻，从而增大槽电压。他即化⑴等人研究发现:由气泡所引起的电压约为0.15-0.357。当气泡在阳极底掌下覆盖面积过大时，会形成气膜，甚至引起阳极效应，导致槽电压高达20-307。因此，如何促进阳极底掌下气泡排放是降低阳极气膜压降和节能的一个重要方面。
[0006]目前，针对促进气泡排放和降低气膜电压降的研究主要集中在开槽和超声波。电解初期，开槽虽然有利于阳极底掌下气泡的排放，但随着阳极的消耗，开槽深度降低，开槽对促进气泡排放的作用减弱，且开槽深度受到限制，不可能伴随整个阳极的使用过程。而利用超声波促进阳极底掌气泡排放仍处于实验室研究，存在超声波的输送及超声波发射器连接等技术难题，目前难于得到解决。
【发明内容】
[0007]本发明针对阳极气泡覆盖在阳极底掌增大压降的问题，提出了一种降低铝电解阳极气膜电压降的方法。
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0009]一种降低铝电解阳极气膜电压降的方法，同时在阳极和电解质中添加不同的添加齐0，往阳极中添加铝粉、石墨插层化合物中的一种或多种；往电解质中添加版^1、他?、碳酸盐中的一种或多种；或者仅仅往阳极中添加铝粉、石墨插层化合物中的一种或多种，或者仅仅往电解质中添加碳酸盐中的一种或多种。
[0010]阳极中添加剂所占质量百分比为1-10%，电解质中添加剂所占质量百分比为1-15%。
[0011]所述的石墨插层化合物包括0-^8插层化合物、0-1(插层化合物、0~11插层化合物中的一种或多种。
[0012]所述的碳酸盐包括08003? 112003? ^2003中的一种或多种。
[0013]本发明在阳极和电解质中分别添加不同的添加剂，以降低阳极-电解质界面张力，提高电解质对阳极的润湿性，从而促进阳极气泡的排放。且添加剂能提高阳极导电性，降低阳极本体电压降。
【具体实施方式】
[0014]以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
[0015]一种降低铝电解阳极气膜电压降的方法，在阳极制备过程中添加石墨插层化合物、铝粉中的一种或多种，或者在电解质中添加版1(^1、版I？、碳酸盐中的一种或多种，或者同时在阳极和电解质中添加上述不同的添加剂。
[0016]实施例1
[0017]本实施例中，在制备阳极过程中添加5被％的0他插层化合物以改善阳极表面特性，促进阳极气泡的排放，并进行了试验。
[0018]本实验通过槽电压来研究阳极气泡，实验原理:在较短时间内，可认为氧化铝浓度、极距、电解质成分等均未发生改变。在较短时间内，槽电压只与阳极气泡有关。
[0019]本实验控制氧化铝浓度为2.5%、浸入高度为2(3111、过热度为151、电流密度为0.8八八1112、等条件下，研究添加5被％的0%插层化合物与未添加0%插层化合物两种不同情况下，所产生的气膜电压降。
[0020]实验结果表明:添加(:4?插层化合物有利于促进阳极气泡的排放，铝电解阳极气膜电压降降低50-70—。
[0021]实施例2
[0022]本实施例中，在制备阳极过程中添加5被％的铝粉以促进阳极气泡的排放，并进行了试验。
[0023]本实验通过槽电压来研究阳极气泡，实验原理:在较短时间内，可认为氧化铝浓度、极距、电解质成分等均未发生改变。在较短时间内，槽电压只与阳极气泡有关。
[0024]本实验控制氧化铝浓度为2.5%、浸入高度为2(3111、过热度为151、电流密度为0.從/挪2、等条件下，研究在阳极中添加5被％的铝粉与未添加两种不同情况下，所产生的气膜电压降。
[0025]实验结果表明:添加铝粉有利于促进阳极气泡的排放，铝电解阳极气膜电压降降低 40-60—。
[0026]实施例3
[0027]本实施例中，通过往电解质中添加10被％的似?:1以促进阳极气泡的排放，并进行了试验。
[0028]本实验通过分析槽电压来研究阳极气泡，实验原理:在较短时间内，可认为氧化铝浓度、极距、电解质成分等均未发生改变。在较短时间内，槽电压只与阳极气泡有关。
[0029]本实验控制氧化铝浓度为2.5%、浸入高度为2(3111、过热度为151、电流密度为0.從/挪2、等条件下，研究添加10被％的似与未添加似两种不同情况下，所产生的气膜电压降。
[0030]实验结果表明:添加似有利于促进阳极气泡的排放，铝电解阳极气膜电压降降低 50-70—。
[0031]实施例4
[0032]本实施例中，通过往电解质中添加10被％的似2?:03以促进阳极气泡的排放，并进行了试验。
[0033]本实验通过分析槽电压来研究阳极气泡，实验原理:在较短时间内，可认为氧化铝浓度、极距、电解质成分等均未发生改变。在较短时间内，槽电压只与阳极气泡有关。
[0034]本实验控制氧化铝浓度为2.5%、浸入高度为2(3111、过热度为151、电流密度为0.8八八1112、等条件下，研究添加10被％的与未添加两种不同情况下，所产生的气膜电压降。
[0035]实验结果表明:添加批巩有利于促进阳极气泡的排放，铝电解阳极气膜电压降降低 40-6011^。
[0036]实施例5
[0037]本实施例中，在阳极制备过程中添加5被％的插层化合物，并在电解质中添加10被％的似以促进阳极气泡的排放，并进行了试验。
[0038]本实验通过分析槽电压来研究阳极气泡，实验原理:在较短时间内，可认为氧化铝浓度、极距、电解质成分等均未发生改变。在较短时间内，槽电压只与阳极气泡有关。
[0039]本实验控制氧化铝浓度为2.5%、浸入高度为2(3111、过热度为151、电流密度为0.從/挪2、等条件下，研究同时在阳极中添加5被％的插层化合物和在电解质中添加10被％的似口与在阳极和电解质中均未添加添加剂两种不同情况下，所产生的气膜电压降。
[0040]实验结果表明:同时在阳极中添加插层化合物和在电解质中添加版1(^1有利于促进阳极气泡的排放，铝电解阳极气膜电压降降低70-90！！^。
【权利要求】
1.一种降低铝电解阳极气膜电压降的方法，其特征在于，同时在阳极和电解质中添加不同的添加剂，往阳极中添加铝粉、石墨插层化合物中的一种或多种；往电解质中添加NaCl、NaF、碳酸盐中的一种或多种；或者仅仅往阳极中添加铝粉、石墨插层化合物中的一种或多种，或者仅仅往电解质中添加NaCl、NaF、碳酸盐中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种降低铝电解阳极气膜电压降的方法，其特征在于，阳极中添加剂所占质量百分比为1_10%，电解质中添加剂所占质量百分比为1-15%。
3.根据权利要求1或2所述的一种降低铝电解阳极气膜电压降的方法，其特征在于，所述的石墨插层化合物包括:Br-GIC、C-Na插层化合物、C-K插层化合物、C-Li插层化合物中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的一种降低铝电解阳极气膜电压降的方法，其特征在于，所述的碳酸盐包括:Na2C03、CaC03、Li2C03、K2CO3中的一种或多种。
【文档编号】C25C3/18GK104313642SQ201410652070
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】吕晓军, 双亚静, 李劼 申请人:中南大学