鋁電解陽極防氧化涂層材料應用的試驗

李 強，楊賢福

（重慶旗能電鋁有限公司，重慶 401423）

1 試驗目的及目標

1.1 試驗目的

使用BY-4型納米陶瓷基高溫防氧化涂層材料采用噴涂方式噴涂在預焙陽極表面，驗證涂層材料對碳素陽極的防氧化效果。

1.2 試驗目標

（1）在650mm開槽預焙陽極36天使用周期的基礎上，不影響原鋁質量，不增加生產成本的前提下，使用防氧化涂層噴涂陽極延長陽極使用周期1天[1]。

（2）降低陽極毛耗，提高生產效率，降低生產成本，達到降本增效，環保節能的要求。

2 試驗方法

2.1 試驗方法

在電解車間選定1041#、1042#、1043#、1044#4臺槽使用BY-4型納米陶瓷基高溫防氧化涂層材料涂覆陽極，為試驗槽；1045#、1046#、1047#、1048#槽為對比試驗槽。通過測量殘極高度并結合陽極實際使用周期驗證涂層材料的抗氧化效果。

2.2 納米陶瓷基高溫防氧化涂層材料的用量

噴涂用量：8.5塊/桶～10.5塊/桶（30kg），平均用量9塊/桶（最佳用量10塊/桶）。

3 試驗結果及分析

3.1 殘極對比

表1 殘極長寬高對比表

表2 殘極其他數據對比表(第3周期)

3.1.1 殘極長寬高對比情況

（1）第1個周期：該周期內試驗槽與對比槽周期均為36天，殘極尺寸如下[2]：

長度：試驗極1616mm，對比極1599mm，試驗極較對比極長17mm。

寬度：試驗極630mm，對比極590mm，試驗極較對比極寬40mm。

高度：試驗極“實際消耗”479.7mm，對比極493.2mm，試驗極較對比極少消耗13.5mm。

（2）第2個周期：該周期內統計的是試驗槽周期為37天的殘極數據，對比槽為36天的殘極數據，殘極尺寸如下（小數點進行了四舍五入）：

長度：試驗極1584mm，對比極1580mm，試驗極較對比極長5mm。

寬度：試驗極566mm，對比極576mm，試驗極較對比極低9mm。

高度：試驗極“實際消耗”491mm，對比極492mm，試驗極較對比極少消耗1mm。

（3）第3個周期：該周期實驗槽為37天，對比槽為36天。但涂層陽極用完，所以只記錄了11天，數據如下（小數點進行了四舍五入）：

長度：試驗極1592mm，對比極1584mm，試驗極較對比極長8mm。

寬度：試驗極567mm，對比極561mm，試驗極較對比寬低6mm。

高度：試驗極“實際消耗”498mm，對比極499mm，試驗極較對比極少消耗1mm。

從以上殘極尺寸數據看，涂層材料對陽極的防氧化性效果明顯，涂層極延長1天周期后，高度較對比極高1mm，且長度和寬度較對比極也有明顯優勢。由此說明，涂層陽極可在不損失殘極尺寸情況下在原換極周期的基礎上再延長1天[3-5]。

3.1.2 殘極外形對比情況

從第2個周期試驗槽延長1天后的殘極情況看，試驗槽殘極角部規整率為88%，對比槽為72%，試驗槽較對比槽高16%；另外，氧化率和嚴重氧化率方面，試驗槽較對比槽均低9%。試驗槽和對比槽殘極高度的離散度基本相當，均不大。由此可見，涂層陽極延長1天周期后的殘極較對比極殘極仍更加規整[6]。

3.2 原鋁質量

鐵含量。

（1）自試驗開始到延周期前，對比槽與試驗槽每次鐵含量差值變化，7月6日開始試驗槽延周期，故取7月5日之前（試驗槽未延周期）的對比槽與試驗槽鐵含量差值變化，鐵含量，對比槽-試驗槽（B-A）的數值呈上升趨勢。由此說明：盡管試驗槽和對比槽的鐵含量均呈上升趨勢（見①），但對比槽上升得幅度更大，在第1個周期尾聲和第2個周期內（未延周期），涂層極由于其良好的抗氧化性，使得殘極增厚增大，故原鋁鐵含量相對偏低（刨除相同的系統影響后）。

（2）試驗槽延周期后，對比槽與試驗槽每次鐵含量差值變化，試驗槽延長1天周期后，對比槽與試驗槽鐵含量差值（B-A）先呈下降趨勢，再呈上升趨勢，總體變化不大。

（3）鐵含量不同階段的變化對比：

初始鐵含量情況：以5月20日前的平均值為初始值，即，該時間段涂層對原鋁鐵含量理論上無影響。此階段的對比槽B為0.127，試驗槽A為0.124，對比槽比試驗槽大0.003。

延周期前鐵含量情況：取5月1日～7月5日數據，對比槽B為0.135，試驗槽A為0.124，對比槽比試驗槽大0.012，較初始鐵含量①增加了0.009。說明刨除系統影響，使用涂層的試驗槽鐵含量相對下降。

延周期后鐵含量情況：取7月6日～8月21日數據，對比槽B為0.145，比延周期前上升0.010；試驗槽A為0.128，比延周期前上升0.006，對比槽上升幅度較試驗槽大0.004。說明刨除系統影響，使用涂層的試驗槽鐵含量相對下降。

4 試驗結論

（1）涂層陽極在一個完整的電解周期內能較好的覆蓋于碳素陽極外側，從而緩解炭塊的氧化掉渣，延長陽極使用周期，使得殘極形貌方正規整。

（2）根據周期不變和周期延長1天的完整周期數據，分別驗證了碳素陽極涂層材料保護項目可增加殘極1天消耗量高度的事實，能在原周期基礎上有效延長1天使用周期[7]。

（3）使用抗氧化涂層延長1天周期后，原鋁鐵含量將略有降低，而硅含量略有上升（56ppm），對原鋁品位總體上無影響。