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炭阳极作为铝电解槽的核心部件,其质量直接影响到电解槽的正常生产和各项技术经济指标。针对我国铝用炭阳极在空气/CO2中抗氧化反应性能差、炭耗高的问题,通过加入合适的添加剂来改善其反应性是切实可行的途径,解决这一问题的关键是找出合适的添加剂。本文尝试用含钛添加剂直接电解制备铝合金,本论文选定了碳酸镍和二氧化钛作为炭阳极的添加剂,研究了添加剂对炭阳极反应性影响的规律,研究了添加剂对炭阳极和沥青焦微观结构的影响,也进行了添加剂对沥青热解过程的影响研究,尝试了针对含钛添加剂炭阳极电解制备铝钛合金的可行性研究,可拓宽添加剂的选择思路和范围。研究成果如下:(1)制备出不同碳酸镍含量添加剂的炭阳极,对CO2/空气中的残余率和粉化率进行测定,用XRD对炭阳极和沥青焦进行检测,用TG-DTG法对沥青热解结焦过程进行了测定。结果表明:碳酸镍对炭阳极反应性影响显著,碳酸镍添加量小幅提高,可提高炭阳极体积密度,也可显著改善炭阳极在CO2和空气中的残余率和粉化率;碳酸镍添加细化了炭阳极和沥青焦的微晶粒度;碳酸镍加入沥青的热解过程表观活化能增大,为52.964 KJ/mol,沥青产焦率大幅增加。(2)制备出不同含量的含钛添加剂炭阳极,含钛添加剂可显著改善炭阳极在CO2和空气中的残余率和粉化率;在含钛添加剂含量为1.5%时,CO2残余率急剧增加,增幅17.92%;当含钛添加剂含量为1.5%时,在空气中的残余率从空白样的51.87%可达68.39%;含钛添加剂添加细化了炭阳极的微晶粒度;在添加量为1.5%时,含钛添加剂加入沥青的热解过程表观活化能可达56.405 KJ/mol,沥青产焦率为50.5%。(3)随着电解的进行,含钛炭阳极电解电压波动,且有逐渐增大的趋势;含钛炭阳极下部消耗成圆弧状,有电解质粘接,电解质进入炭阳极表层区域;使用含钛炭阳极制备出了铝钛合金,钛元素存在偏析的现象,富钛物相出现出棒状形态,电解铝中有未电解的Al2O3颗粒残留;结果表明,通过制备含钛炭阳极电解铝钛合金是可行的。