CN113897639B - 一种电解铝用析铝析氧电极及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电解铝用析铝析氧电极，包括导杆和基体，所述导杆与所述基体为一体成型结构；所述导杆和所述基体由复合催化剂和六方氮化硼按照体积比4～8:3～4制备组成。本申请通过复合催化剂与六方氮化硼按照一定体积制备形成高导热导电电极，电极表面形成的BN一体化3Ni2CoMoO9氧化膜也能导电，做阳极能析氧，做阴极能析铝，阴阳两极可以交替使用，性价比高，且可低成本运行。
Description
技术领域
本发明涉及电解铝工业领域，特别是涉及一种电解铝用析铝析氧电极及其制备方法。
背景技术
金属铝的生产采用熔盐电解法电解槽，其过程为：电解质Al2O3，冰晶石(Na3AlF6)及其它氟化盐中，插入碳素阴、阳极，通入直流电，经电化学反应，阴极得到液体铝，阳极生成O2，与碳阳极氧化生成CO2。铝液用真空包抽出，净化澄清后烧结生成铝锭。
通以强直流电：
阴极：Al3+(络合)+3e→Al
阳极：2O2-+C-4e→CO2
总的：2Al2O3+3e→4Al+3CO2
电解过程，碳素阳极不断消耗，要及时的调整极距，才能调整电解槽温度。
目前在电解铝产业中在电解过程中产生的二氧化碳，虽然占国内总碳排放量较低，但是随着整体碳排放目标制定，电解铝产业碳排放控制也是迫在眉睫，因此如何控制电解铝碳排放量也会成为行业研发方向；并且目前在针对碳素阳极不断消耗的问题，部分企业研发出惰性阳极，例如在一种电解铝用惰性合金阳极及其制备方法(CN10348495A)中公开了一种惰性合金阳极，虽然解决了成本、过电压及氧化膜脱落问题，但是在应用过程中的连接电极不耐高温影响电解槽正常生产运行。
发明内容
本申请提出了一种电解铝用析铝析氧电极及其制备方法，该电极材料应用于电解铝生产中，将降低能耗、减少温室气体的排放，同时兼备高电导率、高强度、耐高温、耐强腐蚀性、难溶于电解质等一系列特性。
为了达到上述目的，本发明公开了如下技术方案：
本申请公开了一种电解铝用析铝析氧电极，包括导杆和基体，所述导杆与所述基体为一体成型结构；所述导杆和所述基体由复合催化剂和六方氮化硼按照体积比4～8:3～4制备组成。
本申请通过复合催化剂与六方氮化硼按照一定体积制备形成高导热导电电极，电极表面形成的BN一体化3Ni2CoMoO9氧化膜也能导电，做阳极能析氧，做阴极能析铝，阴阳两极可以交替使用，性价比高，且可低成本运行。
优选地，所述复合催化剂和所述六方氮化硼按照体积比5:3制备。
优选地，所述复合催化剂和所述六方氮化硼按照体积比6:4制备。
优选地，所述复合催化剂和所述六方氮化硼按照体积比7:3制备。
优选地，所述复合催化剂由Mo、Co、Ni组成，且所述Mo、Co、Ni元素分子比为1:2:3。
本申请还公开了一种电解铝用析铝析氧电极的制备方法，包括以下步骤：
所述复合催化剂和六方氮化硼按照体积比4～8:3～4掺入混合后进行冷压处理，将冷压处理后的材料旋锻成型，初步成型后的材料经过依次经过焙烧、热压后，最后再次进行旋锻成型。
优选地，所述冷压以及所述热压处理为基体，所述旋锻成型为导体。
本申请通过Mo、Co、Ni为催化剂，六方氮化硼BN为载体，Mo、Co、Ni元素其分子比为1:2:3固定不变。BN与Mo、Co、Ni的体积比可调整变动，调整至适当范围能成型，导热导电兼顾，如4:6或3:7，利用冷压、旋锻成型、焙烧、热压、旋锻成型即可，冷热压为基体，旋锻为连接导杆。导杆与基体为析铝析氧电极的一个有机整体，缺一不可。
具体实施方式
本申请公开了一种电解铝用析铝析氧电极，包括导杆和基体，所述导杆与所述基体为一体成型结构，所述导杆和所述基体有复合催化剂和六方氮化硼按照体积比4～8：3～4制备组成，复合催化剂由Mo、Co、Ni组成，且所述Mo、Co、Ni元素分子比为1:2:3，通过复合催化剂与六方氮化硼按照一定体积制备形成高导热导电电极，电极表面形成的BN一体化3Ni2CoMoO9氧化膜也能导电，做阳极能析氧，做阴极能析铝，阴阳两极可以交替使用，性价比高，且可低成本运行。
本申请还提出了一种电解铝用析铝析氧电极的制备方法，包括以下步骤：所述复合催化剂和六方氮化硼按照体积比4～8:3～4掺入混合后进行冷压处理，将冷压处理后的材料旋锻成型，初步成型后的材料经过依次经过焙烧、热压后，最后再次进行旋锻成型，通过Mo、Co、Ni为催化剂，六方氮化硼BN为载体，Mo、Co、Ni元素其分子比为1:2:3固定不变。BN与Mo、Co、Ni的体积比可调整变动，调整至适当范围能成型，导热导电兼顾，如4:6或3:7，利用冷压、旋锻成型、焙烧、热压、旋锻成型即可，冷热压为基体，旋锻为连接导杆。导杆与基体为析铝析氧电极的一个有机整体，缺一不可。
实施例一
本申请实施例公开了一种电解铝用析铝析氧电极，其中Mo、Co、Ni元素其分子比为1:2:3配比，与六方氮化硼BN的体积比为5:3，根据电解槽要求，一部分通过冷、热压为基体，另一部分通过旋锻成型为导杆，再经过焙烧形成完整析铝析氧电极产品，密度为6.8g/cm3,比电阻为85μQ·cm,熔点为1450℃。
实施例二
本申请实施例公开了一种电解铝用析铝析氧电极，其中Mo、Co、Ni元素其分子比为1:2:3配比，与六方氮化硼BN的体积比为6:4，根据电解槽要求，一部分通过冷、热压为基体，另一部分通过旋锻成型为导杆，再经过焙烧形成完整析铝析氧电极产品，密度为6.8g/cm3,比电阻为90μQ·cm,熔点为1550℃。
实施例三
本申请实施例公开了一种电解铝用析铝析氧电极，其中Mo、Co、Ni元素其分子比为1:2:3配比，与六方氮化硼BN的体积比为7:3，根据电解槽要求，一部分通过冷、热压为基体，另一部分通过旋锻成型为导杆，再经过焙烧形成完整析铝析氧电极产品，密度为7.3g/cm3,比电阻为82μQ·cm,熔点为1500℃。
实施例四
扩大电解实验槽实际应用测试，阴阳极垂直插入加有刚玉内衬的电解槽中，极距2cm。在760℃,阳极电流密度为2.2A/cm2,冰晶石的电解质中进行长达40小时的电解，测试结果见下表。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (6)
1.一种电解铝用析铝析氧电极，其特征在于，包括导杆和基体，所述导杆与所述基体为一体成型结构；所述导杆和所述基体由Mo、Co、Ni按照元素分子比为1:2:3和六方氮化硼按照体积比4~8:3~4掺入混合经过冷压处理，冷压处理后的材料旋锻成型后经过焙烧、热压，最后再次进行旋锻成型制备形成高导热导电电极，且在电极表面形成一层BN一体化Ni3Co2MoO9氧化膜。
2.如权利要求1所述的电解铝用析铝析氧电极，其特征在于，所述Mo、Co、Ni按照元素分子比为1:2:3和所述六方氮化硼按照体积比5:3制备。
3.如权利要求1所述的电解铝用析铝析氧电极，其特征在于，所述Mo、Co、Ni按照元素分子比为1:2:3和所述六方氮化硼按照体积比6:4制备。
4.如权利要求1所述的电解铝用析铝析氧电极，其特征在于，所述Mo、Co、Ni按照元素分子比为1:2:3和所述六方氮化硼按照体积比7:3制备。
5.如权利要求1所述的电解铝用析铝析氧电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：所述Mo、Co、Ni按照元素分子比为1:2:3和六方氮化硼按照体积比4~8:3~4掺入混合后进行冷压处理，将冷压处理后的材料旋锻成型，初步成型后的材料经过依次经过焙烧、热压后，最后再次进行旋锻成型。
6.如权利要求5所述的电解铝用析铝析氧电极的制备方法，其特征在于，所述冷压以及所述热压处理为基体，所述旋锻成型为导体。
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