CN1301344C - 尖晶石型铝酸镍基金属陶瓷惰性电极 - Google Patents

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Abstract

一种用于铝电解的尖晶石型铝酸镍基金属陶瓷惰性电极，该惰性阳极成份包括铝酸镍基金属陶瓷或铝酸镍与铁酸镍复合金属陶瓷和铜-镍系列多元合金粉组成；经过冷压烧结或热压的方法制成有一定尺寸、厚度的惰性阳极，用于铝电解槽中，电极在使用过程中基本不消耗，排出的气体为氧气，而不是一氧化碳和二氧化碳等有害气体，提高了生产的自动化程度和劳动生产率，降低了生产成本，延长了电解槽的使用寿命，保证了铝产品的纯度为99.6%Al。

Description

尖晶石型铝酸镍基金属陶瓷惰性电极
所属技术领域
本发明属于铝电解用电极，特别涉及一种尖晶石型铝酸镍基金属陶瓷惰性电极。
背景技术
现有的炼铝方法仍是冰晶石一氧化铝熔盐电解法；炼铝的主体设备是电解槽，其工艺本身尚有不少缺点：能量利用率是相当低的，不到50％；阴极是消耗性的，生产每吨铝需要消耗450～500kg的碳阳极；碳质侧壁容易遭受腐蚀，电解槽的使用寿命期短；由于其电极呈水平布置故只有一个反应面产生铝，导致电解槽生产效率很低，同时还向环境排放大量CO2、CO和沥青烟等有害气体。惰性阳极的使用可以避免上述缺点，惰性阳极在使用中，基本不消耗，排出的气体是氧气而不是二氧化碳气体，同时还可以提高铝电解生产和自动化程度。现有的惰性阳极大多是铁酸镍基(NiFe2O4)金属陶瓷材料，这种材料在使用过程中仍被电解质腐蚀，使阳极中的铁溶解到电解质中，这些铁又在阴极析出，使铝的纯度受到影响。因此这种材料在工业生产中已受到了限制。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种尖晶石型铝酸镍基金属陶瓷惰性电极。
本发明是一种尖晶石型铝酸镍基金属陶瓷惰性电极材料粉，经过冷压烧结或热压成型的方法制成铝电解惰性阳极，在铝电解槽中使用。
该惰性阳极其成份包括铝酸镍(NiAl2O4)基金属陶瓷或铝酸镍与铁酸镍(NiFe2O4)复合金属陶瓷和铜-镍(Cu-Ni)合金或铜-银-镍(Cu-Ag-Ni)、铜-银-镍-铝(Cu-Ag-Ni-Al)合金等组成；其中铝酸镍与铁酸镍构成的复合金属陶瓷的重量百分比为：NiAl2O4∶NiFe2O4＝30-70％∶30-70％，两者之和为100，并要将上述的金属陶瓷和铜镍系列合金研磨成150～320目粉末使用，其有6种不同重量百分比配方，两者重量之和为100，即：
a.(NiAl2O4)∶(Cu-Ni)＝75-95％∶5-25％
b.(NiAl2O4)∶(Cu-Ag-Ni)＝75-95％∶5-25％
c.(NiAl2O4)∶(Cu-Ag-Ni-Al)＝75-95％∶5-25％
d.(NiAl2O4+NiFe2O4)∶(Cu-Ni)＝75-95％∶5-25％
e.(NiAl2O4+NiFe2O4)∶(Cu-Ag-Ni)＝75-95％∶5-25％
f.(NiAl2O4+NiFe2O4)∶(Cu-Ag-Ni-Al)＝75-95％∶5-25％
上述配方中合金以Cu为基  Ni  10-50％
                          Ag  0-20％
                          Al  0-20％最后将上述复合金属陶瓷粉按一定重量百分比均匀混合后再与一定重量比的合金粉再均匀混合，然后采用冷压烧结或热压的方法制成有一定尺寸、壁厚的坩埚型或其他固定形状的铝电解槽用惰性阳极，即为本发明的尖晶石型铝酸镍基金属陶瓷惰性电极。
由于采用上述这种成分的惰性阳极，从而克服了现有技术的不足。惰性阳极在使用过程中腐蚀轻微，基本不消耗，化学反应排出的气体是氧气，而不是一氧化碳、二氧化碳等有害烟气，同时还提高了铝电解生产的自动化程度和劳动生产率，延长了电解槽的寿命，节约了能源资源，降低了生产成本，保证了铝产品的质量，铝的纯度可达99.6％。
具体实施方式
例1
将NiAl2O4粉∶NiFe2O4粉＝60％∶40％混合均匀，再与制好的200目的Cu-Ag-Ni合金粉均匀混合，重量百分比例为NiAl2O4和NiFe2O4复合金属陶瓷粉∶Cu-Ag-Ni合金粉＝88％∶12％，然后采用冷压烧结的方法制成尺寸为60*60mm、壁厚5mm的坩埚型电极，在自制的电解槽内进行电解，电解质成分：Al2O35％，CaF23％，MgF23％，NaCl3％，其余是分子比为2.1的工业冰晶石。电解温度为900℃，阳极电流密度为0.85A/cm2电解24小时；阳极腐蚀轻微，得到铝的纯度为99.6％Al。
例2
将NiAl2O4粉∶NiFe2O4粉＝50％∶50％均匀混合，再与制好的200目Cu-Ag-Ni合金粉均匀混合，其重量百分比为NiAl2O4和NiFe2O4复合金属陶瓷粉∶Cu-Ag-Ni合金粉＝80％∶20％，然后，采用冷压烧结的方法制成尺寸为60*60mm、壁厚为5mm的坩埚型电极，在自制的电解槽内进行电解，电解质成分为：Al2O33％，CaF23％，MgF25％，LiF3％，
其余是分子比为2.1的工业冰晶石。
电解温度为900℃
阳极电流密度为0.85A/cm2
电解48小时
阳极腐蚀轻微，铝的纯度99.6％Al。

Claims (2)

1.一种尖晶石型铝酸镍基金属陶瓷惰性电极，其特征在于该惰性电极成份包括铝酸镍基金属陶瓷(NiAl2O4)或铝酸镍与铁酸镍(NiFe2O4)复合金属陶瓷和铜-镍(Cu-Ni)合金或铜-银-镍(Cu-Ag-Ni)、铜-银-镍-铝(Cu-Ag-Ni-Al)合金组成；其中铝酸镍与铁酸镍构成的复合金属陶瓷的重量百分比为：NiAl2O4∶NiFe2O4＝30-70％∶70-30％，两者之和为100，并要将上述的金属陶瓷和铜镍系列合金研磨成150～320目粉末使用，其有6种不同重量百分比配方，两者重量之和为100，即：
a.(NiAl2O4)∶(Cu-Ni)＝75-95％∶5-25％
b.(NiAl2O4)∶(Cu-Ag-Ni)＝75-95％∶5-25％
c.(NiAl2O4)∶(Cu-Ag-Ni-Al)＝75-95％∶5-25％
d.(NiAl2O4+NiFe2O4)∶(Cu-Ni)＝75-95％∶5-25％
e.(NiAl2O4+NiFe2O4)∶(Cu-Ag-Ni)＝75-95％∶5-25％
f.(NiAl2O4+NiFe2O4)∶(Cu-Ag-Ni-Al)＝75-95％∶5-25％
最后，将上述符合金属陶瓷粉按一定重量百分比均匀混合后再与一定重量比的合金粉再均匀混合，然后采用冷压烧结或热压的方法制成有一定尺寸、壁厚的坩埚型或其它固定形状的铝电解槽用惰性阳极，用于铝电解槽中。
2.根据权利要求1所述的尖晶石型铝酸镍基金属陶瓷惰性电极，其特征在于金属陶瓷阳极与阳极的金属相中采用的Cu-Ni基系列合金的重量百分比为：
NiAl2O4基金属陶瓷∶Cu-Ni基系列多元合金＝80-88％∶12-20％，NiAl2O4与NiFe2O4复合金属陶瓷∶Cu-Ni基系列多元合金＝80-88％∶12-20％。
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