钙熔盐电解中石墨阳极破损机理及防护研究.pdf

昆明理工大学硕士学位论文摘要
摘要
为了提高钙生产企业的经济效益和加强其在市场中的竞争能力,钙
生产企业必须通过各种渠道降低生产成本,也就是从各方面降低熔盐电
解过程的生产原材料辅料及能源等的消耗石墨阳极在钙熔盐电解中
是一项重要的消耗, 它在钙熔熔盐电解过程中很容易破损,因而研究石
墨阳极的破损机理及研究减少它的损耗具有一定的经济效益和实际意
义。
本课题对石墨电极的损耗进行了分析,认为主要是化学损耗和机械
损耗,尤其分析了它的氧化消耗动力学,探索了钙熔盐电解过程中的石
墨阳极破损机理。理论上,钙熔盐电解过程中产生的及其
熔盐电解质等对石墨阳极本身不会腐蚀,不可能使石墨阳极破损。通过
和电子探针分析,提出了钙熔盐电解过程石墨阳极的破损机理。认为
石墨阳极的衅损主要是由于石墨阳极中有比较多的孔隙,其中挥发进入
石墨阳极表面孔隙的电解质吸水水解、脱水等过程发生膨胀,使周围的
石墨颗粒应力不平衡而发生破损其次是由于石墨阳极孔隙中活性高的
石墨颗粒氧化。因此要延长石墨阳极的使用寿命,就必须消除石墨阳极
中的孔隙和减少对电解质的吸附以及与氧气接触的机会,采取的有效措
施是提高石墨阳极质量或对石墨阳极进行表面处理。本研究将主要集中
在后一种方法,即在石墨阳极表面涂上一层比较薄的涂层材料。
在综合大量文献资料的基础,综述了石墨阳极的抗氧化的方法,
即主要有浸渍电极和涂层电极。对涂层的制备方法主要有包埋浸渗法、
化学沉积法、等离子喷涂法、溶胶一凝胶法。对钙熔盐电解石墨阳极涂层
材料的要求具有耐酸、碱、,等腐蚀,抗氧化,耐高温,能与颗粒结
合紧密, 同时对钙熔敖电解不产生影响。
借助扫描电镜、一射线衍射等分析技术,通过实验研究出了合适的
涂层材料, 即,加入水玻璃做为粘结剂。通过改进涂层制备工
艺路线,发现涂层致密,涂层与石墨基体结合牢固。从本实验得出涂层
层制备工艺及控制涂层热处理的温度曲线非常重要的。
对涂层进行了分析、氧化失重实验和热循环实验。实验结
果表明该涂层在℃下形成硼玻璃态,实验表明物相的成分仍
昆明理工人学学位论文摘要
然为,和、的流动性能使之渗透到石墨电极的孔隙中,因此该
硼玻璃涂层能对石墨基体起抗氧化作用。扫描电镜实验表明涂层能够渗
透到石墨极孔隙中,玻璃态氧化防护层有效抑制了石翠纂体的氧化反
应,涂层表面致密无裂纹且附着力强,因而提高了基体的抗氧化能力。
三种试样的氧化失重对比实验表明,无涂层的石墨阳极试样氧化失重严
重,随着温度的升高,氧化速度加快,在确定温度下随着时间的延长,
氧化损失不断增加。涂层只能稍稍提高石墨试样的抗氧化能力,但是
硼玻璃涂层比起无涂层的试样和有涂层的试样,抗氧化能力显著提
高,氧化失重和氧化速率随氧化时间变化很小。在温度分别为℃和
进行了硼玻璃涂层热循环实验,样品具有极好的抗热冲击能力。实
验结果表明该涂层是有效的。
关键词钙熔盐电解石墨阳极涂层
昆明理工大学硕士学位论文
下












、
昆明理工大学硕上学位论文人尺人


一



















一
一

℃,
。。。。。
汀‘己
昆明理工大学学位论文原创性声明
本人郑重声明所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下或
我个人,⋯进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内
容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成
果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在论文中作了明
确的说明并表示了谢意,本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名,曹枉生
年,。月日
关于论文使用授权的说明
本人完全了解昆明理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即
学校有权保留、送交论文的复印件,允许论文被查阅,学校可以公布
论文的全部或部分内容,可以采用影印或其他复制手段保存论文。
保密论文在解密后应遵守
导师签名伽刚论文作者签名杜生
月多。日
昆明理工大学硕士学位论文绪论
绪论
钙的概述
钙,元素符号,银白色金属,原子序数为,原子量为晶体。
在元索周期表中属族,位于镁和镖之间,这三个元素中钙最轻,钙是碱土金
属中活泼金属之一
钙在自然界中以各种化合物的形态广泛地分布着。在地壳中,钙的总含量占
地壳重量的,仅次于氧、铝、硅、铁。在骨骼、牙齿、蛋壳、珍珠、珊瑚、
海生动物壳体和许多土壤中都含钙海水中含钙约为。其主要矿物以
为主要成分的有石灰石、方解石、冰洲石、白至及大理石。此