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论文写作模式-NiFe2O4复合陶瓷铝电解惰性导电性和耐腐蚀性

2021-03-16 10:51


   铝在地壳中含量十分丰富,是仅次于氧和硅的元素,其特点是易被氧化啊,所以在自然界中以化合物的形式存在。金属铝具有优良的导电导热性能,其工业制品易加工塑形,在化学性能上也具有较高的耐腐蚀性能。铝在航空航天、汽车制造、建筑建造、轨道交通、电力电网、食品包装、和电子工业产品等领域[1]应用十分广泛。因此,铝的消耗与生产在工业与生活中扮演着不可替代的角色。

 

  近年来,我国铝工业发展迅速,铝的产量也是逐年攀升,规模发展的十分迅速,电解铝产量从2014年的2830万吨增长至2017年的3666万吨,在短短四年间增长了接近30%。在这样巨大的铝消耗量和生产量的背景下,铝电解过程中居高不下的成本成了制约铝工业发展的重要因素。电解铝的成本主要来源包括:氧化铝生产费用、电费、阳极炭块、人工及其他,碳素阳极的消耗占据了成本中的很大一部分,阳极的理论消耗为330kg/tAl,但在实际的生产过程中,消耗量会超出理论值的30%~60%。目前,电解工艺中的电解槽以及预焙阳极技术已经接近世界先进水平,如何能够想办法进一步降低其成本,并能够改善生产环境成为了日后的主要研究方向。

 

  目前的电解工业中,电解的产物会生成CO2,通过理论计算可以得出,每生产1t电解铝,将会有1.22tCO2(以及不充分燃烧产生的CO)被排放到大气中,但在实际的工业生产中,由于技术操作以及原料问题会使CO2的吨铝排放量达到2吨[2]。此外,由于电解质中含有F离子及其他添加剂,在较高的电解温度下会反应生成大量的致癌气体CxFy、多环芳香烃、易挥发的各种有机物以及碳-氧-硫化合物等有害气体[3]。据大数据统计,每生产1t铝,排放大约1200m3[4]。

 

  铝电解生产过程中,目前的阳极多为碳素阳极,其会以0.8~1.0mm/h的速度连续消耗,其中自焙阳极是在电解过程中定期向槽内补充阳极糊,这样生产过程可以达到连续,但是在生产过程中也会不断的产生沥青烟气和氟化物等有害气体,对环境的污染十分严重,电耗率也达到23000~24000kWh/t[5]。不过目前此种生产技术已被淘汰,代替它的是目前普遍使用的预焙阳极。预焙阳极大大提高的电解效率,也减少了有害气体的排放,电耗方面也得到进一步改善,但其不能连续生产,需要定期更换。但其依旧会产生CO和CO2气体,造成全球温室效应,未来对电解铝的行业要求是尽量达到绿色清洁的要求,所以,从长远的发展以及保护环境的角度来看,研究开发出无消耗式的惰性阳极,减少CO2排放必将成为未来铝工业发展的方向,惰性阳极的研究也会得到越来越高的关注度[6]。

 

  铝在地壳中含量十分丰富,是仅次于氧和硅的元素,其特点是易被氧化啊,所以在自然界中以化合物的形式存在。金属铝具有优良的导电导热性能,其工业制品易加工塑形,在化学性能上也具有较高的耐腐蚀性能。铝在航空航天、汽车制造、建筑建造、轨道交通、电力电网、食品包装、和电子工业产品等领域[1]应用十分广泛。因此,铝的消耗与生产在工业与生活中扮演着不可替代的角色。

 

  近年来,我国铝工业发展迅速,铝的产量也是逐年攀升,规模发展的十分迅速,电解铝产量从2014年的2830万吨增长至2017年的3666万吨,在短短四年间增长了接近30%。在这样巨大的铝消耗量和生产量的背景下,铝电解过程中居高不下的成本成了制约铝工业发展的重要因素。电解铝的成本主要来源包括:氧化铝生产费用、电费、阳极炭块、人工及其他,碳素阳极的消耗占据了成本中的很大一部分,阳极的理论消耗为330kg/tAl,但在实际的生产过程中,消耗量会超出理论值的30%~60%。目前,电解工艺中的电解槽以及预焙阳极技术已经接近世界先进水平,如何能够想办法进一步降低其成本,并能够改善生产环境成为了日后的主要研究方向。

 

  目前的电解工业中,电解的产物会生成CO2,通过理论计算可以得出,每生产1t电解铝,将会有1.22tCO2(以及不充分燃烧产生的CO)被排放到大气中,但在实际的工业生产中,由于技术操作以及原料问题会使CO2的吨铝排放量达到2吨[2]。此外,由于电解质中含有F离子及其他添加剂,在较高的电解温度下会反应生成大量的致癌气体CxFy、多环芳香烃、易挥发的各种有机物以及碳-氧-硫化合物等有害气体[3]。据大数据统计,每生产1t铝,排放大约1200m3[4]。

 

  铝电解生产过程中,目前的阳极多为碳素阳极,其会以0.8~1.0mm/h的速度连续消耗,其中自焙阳极是在电解过程中定期向槽内补充阳极糊,这样生产过程可以达到连续,但是在生产过程中也会不断的产生沥青烟气和氟化物等有害气体,对环境的污染十分严重,电耗率也达到23000~24000kWh/t[5]。不过目前此种生产技术已被淘汰,代替它的是目前普遍使用的预焙阳极。预焙阳极大大提高的电解效率,也减少了有害气体的排放,电耗方面也得到进一步改善,但其不能连续生产,需要定期更换。但其依旧会产生CO和CO2气体,造成全球温室效应,未来对电解铝的行业要求是尽量达到绿色清洁的要求,所以,从长远的发展以及保护环境的角度来看,研究开发出无消耗式的惰性阳极,减少CO2排放必将成为未来铝工业发展的方向,惰性阳极的研究也会得到越来越高的关注度[6]。



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