铝电解槽烟气焙烧中阴阳极的氧化特性研究

摘要

本文利用电阻炉来加热铝电解槽的碳阴极、阳极以及扎固糊试样,使用温度控制器来控制电阻炉的升温,用高温烟气通入炉膛内作为氧化气氛.根据上述条件来模拟铝电解槽的高温烟气焙烧过程,在温度、气氛不同的情况下利用电子天平测定试样的失重情况.实验研究表明,铝电解槽的阴极、阳极和扎固糊在高温烟气中的氧化速率在700℃以前,虽然上升较快+,但其绝对值处于较低的水平上;在温度上升到700℃以后,氧化速率趋于平缓,整个实验过程中,电极试样的氧化速率最高约为空气中的9％左右.当空气过剩系数大于1.1以后,电极的氧化速率增加较大,在小于1的情况下,电极试样的氧化速率较小.通过计算分析,铝电解槽在高温烟气焙烧过程中,界面化学反应在850℃以前一直占据主导作用.因为铝电解槽在850℃左右时就开始启动,因此在整个焙烧过程中,界面化学反应是电极氧化的限制性环节.在实际焙烧过程中,为了减少高温烟气对电极的氧化,建议燃烧的空气过剩系数控制在1以下;700℃以前缓慢升温,以达到焙烧彻底、均匀的目的;在700℃以后,加快升温速度,以减少电极的氧化.本文的研究结果对高温烟气焙烧铝电解槽技术的使用和推广提供了很好的参考依据.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1铝电解槽的发展趋势

1.1.1铝电解槽的发展历史

1.1.2铝电解槽的发展趋势

1.2铝电解槽的焙烧

1.2.1国内外铝电解槽焙烧现状

1.2.2热焙烧的研究现状

1.2.3高温烟气焙烧

1.3阴极和阳极的氧化特性研究

1.3.1碳的氧化机理研究

1.3.2国内外电极氧化研究现状

1.3.3固定碳的氧化数学模型的研究

1.4本文所要解决的问题以及研究内容

2实验研究方法

2.1理论分析

2.1.1热力学条件:O2、CO2、H2O与C的反应

2.1.2动力学条件分析

2.2实验装置

2.2.1实验装置及方法

2.2.2差热分析

2.3实验方案的制定于与实施

2.3.1方案①空气过剩时的实验方案

2.3.2方案②天然气过剩时的实验方案

2.3.3方案③空气状态下的实验方案

2.3.4方案④恒定温度下的实验方案

2.4本章小结

3实验结果及分析

3.1温度对氧化速率的影响

3.1.1温度对碳阴极氧化速率的影响

3.1.2温度对碳阳极氧化速率的影响

3.1.3温度对扎固糊氧化速率的影响

3.2空气过剩系数对碳阴极、阳极及扎固糊氧化速率的影响

3.3本章小结

4电极氧化反应限制性环节研究

4.1碳的氧化反应理论

4.1.1碳与氧的反应机理

4.1.2碳与二氧化碳的反应机理

4.1.2碳与水蒸气的反应机理

4.2未反应核模型

4.2.1未反应核模型

4.2.2未反应核模型过程讨论

4.3非连续升温时的电极氧化研究

4.3.1氧化反应限制性环节讨论

4.3.2氧化反应速率常数的讨论

4.4连续升温时的电极氧化研究

4.4.1氧化反应限制性环节讨论

4.4.2氧化反应速率常数的讨论

4.5本章小结

5.结论与展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士期间发表论文情况

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