铝用阴极的发展趋势

铝用阴极材料的发展趋势报告人：包崇爱1.铝电解技术的发展现状2.中国铝电解技节能要求3.铝电解技术发展对阴极的需求4.铝用阴极的发展趋势0φ∂∂∂∂∂∂222222=+++ztytxt有内热源常物性稳态传热简化模型有内热源常物性稳态传热方程预焙阳极Preanode阴极块CathodeqRIcc2φBMEFRIVcccIcBMEFVcRc电解消耗48%母线消耗4%散热消耗48%1.铝电解技术的发展现状铝电解技术的发展方向始终围绕以下几个主题：•降低电耗•提高电流效率•提高电解槽单位面积的产量•降低阳极和氟盐的消耗•提高电解槽内衬寿命•改善环境世界三类铝电解技术的特点技术类型主要特点北美技术西欧和北欧技术中国技术电流效率%9494—9693—94直流电耗kwh/kg.Al13.8—14.513.0—13.213.3—13.6槽工作电压V4.3—4.44.05—4.154.12—4.18阳极电流密度A/cm20.85—10.82—0.860.73—0.86阳极净耗kg/kg.Al0.400-0.4100.395-0.4050.420-0.430氟化铝过剩量AlF3%12-13%13%8-10%AE系数次/天0.03-0.050.030.1阴极炭块类别无烟煤半石墨质(10%或30%石墨)石墨质或石墨化(50-100%石墨)半石墨质或石墨化(30-100%石墨)平均槽寿命天（d）2000-25002000-25001500-1800成本中的劳动费用特高18-20%高特低3-4%投资USD/t.Al4000-50003500-45001500—18000.51.52.53.54.55.510%30%50%70%90%0204060801001201401601802.中国铝电解技节能要求电耗/kgAl/kwhVE98.20.90.930.964.34.24.1410111213141516VE98.22η98.2-∂η∂VE2.92.9533.053.13.153.23.253.33.350.90.910.920.930.940.950.960.970.980.880.910.943.43.553.73.8544.150.511.522.5Q/I/vCE/%V/vQ/I-V-CE?0.6600.330.20.21.220.100.20.40.60.811.21.41.61.82电流效率反应电压过电压母线压降阳极压降电解质压降阴极压降电流效率0.9↑0.95反应电压1.2v过电压0.65↓0.55母线压降0.2↓0.15阳极压降0.2↓0.15电解质压降1.4↓1-0.7阴极压降0.35↓0.3槽电压4.2↓3.35-3.05缩短极距4.6cm↓33-23cm邱竹贤院士对预焙电解槽节能的可能性分析单位直流电耗13.9↓10.5-9.7kwh目前努力的方向节电潜力Kwh/Kg-Al电解铝发展方向降低能量消耗提高电流密度，降低成本费用阴极炭块向高石墨含量和石墨化发展.3.铝电解技术发展对阴极的需求00.10.20.30.40.50.6123456789101112Distributionofcathodevoltage(semi-graphitic)Celllife/quarterVoltage（V）阴极钢棒阴极本体铁碳结合总压降4.铝用阴极的发展趋势优质化复合化异形化优质化+异形化序号指标名称检测方法重要性1几何体积密度ISO12985-1密度无直接关系，其变化可能意味着原料改变。2流体静力学体积密度ISO12985-23二甲苯真密度ISO9088反映石墨化程度4氦真密度ISO216875开口孔度ISO12985-2孔隙分布比孔度更重要6总孔度计算7三点法抗弯强度ISO12986-1非常重要的强度指标8四点法抗弯强度ISO12986-29杨氏模量重要的指标10电阻率ISO11713非常重要的指标，注意温度和时间系数11导热率ISO12987重要的设计参数，注意温度和时间系数12热膨胀率ISO14420作为质量参数不重要13灰份ISO12985-1不重要，其变化可能意味着原料改变。14带压钠膨胀ISO15379-1非常重要的性质，随石墨化程度的增加而降低。15无压钠膨胀ISO15379-116电解膨胀率RDc193优质化优质化优质化优质化优质化优质化优质化ACD阳极阳极阴极--++电解质铝液氧化铝电流方向电流方向铝液旋流铝液波动氧化铝扩散熔解—ACD—铝液波动异形化异形化异形化4.6A04.6A03.35A04.26A0优质化+异形化05101520253035404550020408090120石油焦冶金焦无烟煤纯石墨优质化+异形化时间/分膨胀率/%复合化谢谢领导和专家们的关注！