鋁電解惰性陽極在熔融電解質中腐蝕過程的研究進展

修夢 ,劉建華,2

(1.昆明理工大學 冶金與能源工程學院,云南 昆明 650093；2.昆明理工大學 省部共建復雜有色金屬資源清潔利用國家重點實驗室,云南 昆明 650093)

2022 年中國原鋁(電解鋁)產量為4 021.4 萬t,同比2021 年增長了4.4%[1]。鋁電解工業作為能源型產業,電解過程中造成大量碳排放[2-5]。惰性陽極在鋁電解的生產過程中產生氧氣,減少了CO2的排放量[6-7]。因此,研究惰性陽極對減少鋁電解碳排放量至關重要。

為了取代碳素陽極,惰性陽極材料需滿足以下幾點要求[7-11]:①耐腐蝕能力強,在冰晶石-氧化鋁熔鹽中腐蝕速率低,溶解度小；②能夠阻礙新生成的氧原子向陽極內部滲透；③具有良好的導電性；④機械強度高,抗熱震性強,不易脆裂；⑤容易加工成型,易于與金屬導體連接；⑥原料易于得到,且價格比較低廉。而在近些年的研究中,惰性陽極的耐腐蝕性一直是關注的重點。根據組成的材料不同,惰性陽極分為合金陽極、氧化物陶瓷陽極和金屬陶瓷陽極3 種類型。不同種類惰性陽極在電解質中存在著不同的腐蝕效果,為更清晰了解惰性陽極在電解質中的腐蝕機理,本文對不同種類的惰性陽極在冰晶石-氧化鋁熔鹽中發生的腐蝕反應進行綜述,按照反應原理的不同進行總結和分類,并對相應的抑制腐蝕方法進行描述,以期為未來惰性陽極的發展提供積極影響。

1 惰性陽極鋁電解工業化應用國內外研究現狀

近些年,隨著全球降碳減排需求的不斷提升,被稱為“無碳鋁電解技術”的惰性陽極得到廣泛關注[12]。……