铝电解阳极防氧化涂层材料应用的试验

李 强，杨贤福

（重庆旗能电铝有限公司，重庆 401423）

1 试验目的及目标

1.1 试验目的

使用BY-4型纳米陶瓷基高温防氧化涂层材料采用喷涂方式喷涂在预焙阳极表面，验证涂层材料对碳素阳极的防氧化效果。

1.2 试验目标

（1）在650mm开槽预焙阳极36天使用周期的基础上，不影响原铝质量，不增加生产成本的前提下，使用防氧化涂层喷涂阳极延长阳极使用周期1天[1]。

（2）降低阳极毛耗，提高生产效率，降低生产成本，达到降本增效，环保节能的要求。

2 试验方法

2.1 试验方法

在电解车间选定1041#、1042#、1043#、1044#4台槽使用BY-4型纳米陶瓷基高温防氧化涂层材料涂覆阳极，为试验槽；1045#、1046#、1047#、1048#槽为对比试验槽。通过测量残极高度并结合阳极实际使用周期验证涂层材料的抗氧化效果。

2.2 纳米陶瓷基高温防氧化涂层材料的用量

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

3 试验结果及分析

3.1 残极对比

表1 残极长宽高对比表

表2 残极其他数据对比表(第3周期)

3.1.1 残极长宽高对比情况

（1）第1个周期：该周期内试验槽与对比槽周期均为36天，残极尺寸如下[2]：

长度：试验极1616mm，对比极1599mm，试验极较对比极长17mm。

宽度：试验极630mm，对比极590mm，试验极较对比极宽40mm。

高度：试验极“实际消耗”479.7mm，对比极493.2mm，试验极较对比极少消耗13.5mm。

（2）第2个周期：该周期内统计的是试验槽周期为37天的残极数据，对比槽为36天的残极数据，残极尺寸如下（小数点进行了四舍五入）：

长度：试验极1584mm，对比极1580mm，试验极较对比极长5mm。

宽度：试验极566mm，对比极576mm，试验极较对比极低9mm。

高度：试验极“实际消耗”491mm，对比极492mm，试验极较对比极少消耗1mm。

（3）第3个周期：该周期实验槽为37天，对比槽为36天。但涂层阳极用完，所以只记录了11天，数据如下（小数点进行了四舍五入）：

长度：试验极1592mm，对比极1584mm，试验极较对比极长8mm。

宽度：试验极567mm，对比极561mm，试验极较对比宽低6mm。

高度：试验极“实际消耗”498mm，对比极499mm，试验极较对比极少消耗1mm。

从以上残极尺寸数据看，涂层材料对阳极的防氧化性效果明显，涂层极延长1天周期后，高度较对比极高1mm，且长度和宽度较对比极也有明显优势。由此说明，涂层阳极可在不损失残极尺寸情况下在原换极周期的基础上再延长1天[3-5]。

3.1.2 残极外形对比情况

从第2个周期试验槽延长1天后的残极情况看，试验槽残极角部规整率为88%，对比槽为72%，试验槽较对比槽高16%；另外，氧化率和严重氧化率方面，试验槽较对比槽均低9%。试验槽和对比槽残极高度的离散度基本相当，均不大。由此可见，涂层阳极延长1天周期后的残极较对比极残极仍更加规整[6]。

3.2 原铝质量

铁含量。

（1）自试验开始到延周期前，对比槽与试验槽每次铁含量差值变化，7月6日开始试验槽延周期，故取7月5日之前（试验槽未延周期）的对比槽与试验槽铁含量差值变化，铁含量，对比槽-试验槽（B-A）的数值呈上升趋势。由此说明：尽管试验槽和对比槽的铁含量均呈上升趋势（见①），但对比槽上升得幅度更大，在第1个周期尾声和第2个周期内（未延周期），涂层极由于其良好的抗氧化性，使得残极增厚增大，故原铝铁含量相对偏低（刨除相同的系统影响后）。

（2）试验槽延周期后，对比槽与试验槽每次铁含量差值变化，试验槽延长1天周期后，对比槽与试验槽铁含量差值（B-A）先呈下降趋势，再呈上升趋势，总体变化不大。

（3）铁含量不同阶段的变化对比：

初始铁含量情况：以5月20日前的平均值为初始值，即，该时间段涂层对原铝铁含量理论上无影响。此阶段的对比槽B为0.127，试验槽A为0.124，对比槽比试验槽大0.003。

延周期前铁含量情况：取5月1日～7月5日数据，对比槽B为0.135，试验槽A为0.124，对比槽比试验槽大0.012，较初始铁含量①增加了0.009。说明刨除系统影响，使用涂层的试验槽铁含量相对下降。

延周期后铁含量情况：取7月6日～8月21日数据，对比槽B为0.145，比延周期前上升0.010；试验槽A为0.128，比延周期前上升0.006，对比槽上升幅度较试验槽大0.004。说明刨除系统影响，使用涂层的试验槽铁含量相对下降。

4 试验结论

（1）涂层阳极在一个完整的电解周期内能较好的覆盖于碳素阳极外侧，从而缓解炭块的氧化掉渣，延长阳极使用周期，使得残极形貌方正规整。

（2）根据周期不变和周期延长1天的完整周期数据，分别验证了碳素阳极涂层材料保护项目可增加残极1天消耗量高度的事实，能在原周期基础上有效延长1天使用周期[7]。

（3）使用抗氧化涂层延长1天周期后，原铝铁含量将略有降低，而硅含量略有上升（56ppm），对原铝品位总体上无影响。