在2025印尼矿业大会暨关键金属会议-铝产业论坛上，江苏绿添和节能环保科技有限公司技术总监胡国静围绕“电解铝阳极防氧化功能陶瓷涂层节碳技术及检测标准”的话题展开分享。
技术方案
电解铝行业痛点
阳极氧化：
阳极是铝电解关键原料，其性能直接影响电流效率、原铝质量、原料消耗和劳动强度等生产经济指标。
碳在500℃以上易氧化，导致阳极净耗高、氧化掉渣及消耗不均，故提高碳素阳极抗氧化性对降本增效和稳定生产意义重大。
氧化造成的影响：
阳极净耗升高
1、阳极净耗大幅升高、成本升高；
2、减少阳极周期，换极次数增加，加剧对电解槽热平衡扰动。
残极薄不规整
1、易造成露底、化爪，原铝质量降低；
2、造成阳极长牙、消耗不均匀。
电解质碳渣
1、炭渣，损失电流效率；
2、增加员工劳动量；
3、碳渣属于危废，增加处理费用。
影响热平衡
1、影响电解槽热平衡；
2、效应系数增加；
阳极消耗组成
阳极防氧化技术发展
限制技术发展的关键因素：1、防氧化效果；2、成本投入；只有为客户创造价值才具有价值！
解决方案-阳极防氧化纳米陶瓷涂层技术
采用自动喷涂机或手动喷涂机在阳极侧面及部分顶面喷涂0.3-0.4mm纳米陶瓷涂层，自然干燥固化后在阳极表面形成一层致密陶瓷保护层，能有效隔绝空气和二氧化碳，降低氧化烧损，从而延长阳极使用周期。
传统陶瓷涂层-特性
强度大，脆性强；耐高温，化学活性稳定；与碳素材料润湿性差。
1、实验条件：900℃，空气气氛，时间：煅烧5天（120小时）；结果：氧化烧损＜1.5%，结合力变差，有明显脱落；
2、实验条件：900℃，空气气氛，时间：168小时；结果：氧化烧损率＞30%，说明涂层快速失效。
传统陶瓷涂层产品优缺点
优点：1、致密性良好；2、常温附着力强；3、硬度高；4、短时间内保护性良好；
缺点：1、润湿性差；2、涂层抗热震性能较差。
经过热震后涂层碳块形貌
热震条件：900℃马弗炉，空气气氛，前24小时，每隔8小时，取出炭块冷却至室温，再升温900℃，经历三次热震，在马弗炉连续煅烧48小时后取出。
结果：涂层表面有明显热震裂纹，涂层附着力较差；炭块有多处氧化坑；氧化烧损＞18%；
说明：经历热震后，陶瓷涂层发生局部开裂，发生局部氧化后，在结合界面快速扩散，导致涂层失效。
绿添和--新一代功能陶瓷技术原理
绿添和-新一代功能陶瓷技术原理
低温致密化：特定氧化铝纳米粉在纳米粘结剂与催化剂作用下低温固化，500℃以上颗粒连结烧结致密。
高渗透自愈合：活性物质高温填充空隙并渗入阳极微孔，增强渗透与附着力。
陶瓷增韧：加陶瓷晶须增韧材料提升韧性、界面结合及抗热震性。
核心技术
纳米陶瓷粉体制备技术：1、低钠微晶氧化铝微粉的制备技术；2、氧化铝微粉晶型晶貌的控制技术；3、粒度组成及优化技术；4、超微粉干粉解聚技术。
Ⅱ代防氧化涂层核心技术：1.提高涂层的粘附性；2.提高涂层高温韧性，增强抗热震性能；3.增强涂层高温渗透性；
自动化喷涂机器人：优化阳极运输轨道，根据现场情况设计自动化喷涂机，实现阳极炭块自动化、高效、环保喷涂作业。
喷涂施工方式-人工喷涂
喷涂场地脏、乱、差：1、污染作业环境；2、粉尘多
喷涂效率低：效率较低，无法满足工业需要。
喷涂人员多：100万产能，1200块阳极，三班作业需要20人以上。
喷涂人员劳动强度大：喷涂作业劳动强度较高。
喷涂质量不稳定：喷涂质量与员工操作、设备运行等因素有关。
计划繁琐：需要专人定期采购。
喷涂作业成本高：人工费用高、设备费用大，材料浪费严重、环保处理成本大，占地面积大，导致成本较高。
干扰因素多
解决方案-绿添和自动喷涂机器人
喷涂速度：70-80块/小时，每班8小时可施工500块左右；
自动化：可实现自动化喷涂，喷涂均匀，质量稳定。
自动喷涂机器人优势
环境友好：
1、喷涂现场整洁；
2、粉尘收集，无污染，无飞溅；
喷涂效率高：
自动喷涂效率高，每班可喷涂600-700块，完全满足工业需要。
节省人力：
100万吨电解铝产能，每天需要处理近1200块阳极，两班作业总共需要3-6人。
喷涂人员劳动强度低：
自动化程度高，大幅降低劳动强度。
喷涂质量稳定：
自动化喷涂，喷涂质量稳定；设备运行稳定性。
交钥匙工程，综合解决方案：
乙方负责提供原料、设备、喷涂服务、应用过跟进全方位服务，解决客户后顾之忧，让客户“坐享其成”。
喷涂作业成本低：
人工少、设备效率高、使用寿命长、能耗少，材料无浪费，占地面积小。
确保效果：
原料、设备、喷涂过程，使用效果全面控制，确保使用效果。
绿添和电解铝阳极节碳技术解决方案优势
产品质量优势：防氧化效率最高，节碳效果最好；
原料优势：具备基础原料到功能陶瓷涂层材料全流程；
生产线；设备优势：具备自动化智能化喷涂装备研发设计能力。
产品性能及检测标准
绿添和电解铝阳极节碳技术解决方案特点
延长1-2天阳极周期：可延长周期1-2天，减少碳渣和换极，提升电流效率。
常温固化、致密化：自然成膜，固化，无需烧结，不开裂；涂层在0-900℃保持致密性。
绿色环保：主要成分为氧化铝，辅助成分全部采用安全环保的无机原料，无腐蚀性，无有机挥发性，不影响原铝质量和电解质成分。
LTH-纳米陶瓷涂层基本性能
防氧化性能-实验室检测
抗氧化性能极佳，900℃氧化7小时，涂层部位没有氧化；
与炭素材料结合牢固，未开裂、未脱落、抗热震性能优良。
防氧化性能-实验室检测
900℃空气氧化气氛氧化（最长720小时高温氧化测试，无氧化）。
性能检测标准
阳极钢爪氧化情况
阳极钢爪表面腐蚀机理
铁氧化物是固态离子晶体结构，而铁表面氧化物层具有不同类型的半导体性质，所以铁氧化过程本质上是一种电化学反应。
钢爪氧化造成的损失
1、原料氧化铝、氟化铝、阳极覆盖料、炭阳极４种原料中的Si、Fe是主要来源；
2、钢爪氧化直接和简介带入的Fe含量占比达到60%。
某企业40万吨电解铝产能因阳极钢爪腐蚀造成的损失：
1、 经测算，铝液中的Fe约60%左右（550-650ppm)来源于钢爪钢腐蚀，最后进入铝液。
2、由于钢爪钢氧化每年报废的钢爪将超过10000根，修复费用高达到1000万元以上。
3、钢爪直径由18cm氧化降低至14cm，钢爪压降将 上升25mv左右，增加吨铝电耗82.5kW·h。
阳极钢爪防氧化涂层技术特点
本涂层技术特点：
耐氟化物高温蒸气、HF气体腐蚀；
与钢爪膨胀系数相近，不易开裂；
与钢爪结合力强，不易脱落；
高温下有一定自愈和能力；
高温下蒸汽压低，涂层挥发损失小；
能在较低温度下烧结致密化。
钢爪涂层效果
涂覆方法：
1、钢爪清理：将钢爪表面粘连残留物去除；
2、涂覆：涂刷或者喷涂，1kg/m2；
3、涂刷完毕后自然干燥8小时，可上槽使用。
注意：涂刷前确保钢爪表面清洁，否则影响涂层效果。
钢爪涂层效果
连续6个周期氧化试验：
1、涂层钢爪表面呈现金属灰色，较光滑，无结瘤，无明显氧化现象；
2、非涂层钢爪表面出现氧化铁皮结瘤，去除结瘤后钢爪表面呈现氧化坑；
3、使用涂层后钢爪平均氧化腐蚀速度降低80%以上。
钢爪防氧化涂层效益
1、采用防氧化涂层一般可降低80%以上钢爪氧化；
2、采用钢爪防氧化涂料后，钢爪寿命提到高两倍以上，每年可节约钢爪维修费用900万元；
3、钢化氧化速率降低，大幅减少进入原铝的铁含量，提高原铝品质，提高99.85原铝产率，增产效益可达900万元以上。
工业应用经济效益
采用公司电解铝阳极节碳技术解决方案一般可降低3-6%阳极消耗，最高延长两天阳极周期，吨铝阳极毛耗降低15kg以上，以100万吨电解铝产能为例计算经济效益。
阳极净耗降低：15kg C/t-Al × 1000000t-Al/year = 15000t C/year 15000t C/year × $930 /t-C = $14,000,000 /year
电解质碳渣降低：炭渣量降低50%以上，减少电解质损失：炭渣打捞量近5000t/年，减少50%炭渣打捞量，合2500t炭渣，炭渣中炭含量约为20%，电解质含量高达80%，可减少2000吨电解质损失，合100万美元/年。
减少二氧化碳排放：通过减少阳极氧化烧损从而降低二氧化碳排放量，每年可减排二氧化碳5万吨；
涂层中氧化铝成分转化效益：防氧化涂层主要成分是氧化铝，其进入电解质成为原料最终转化为金属铝，原料价值折合100万美元/年。
减少换极数量降低工作量：延长两天阳极周期，每年可减少1.5万块阳极换极作业。
增强电解槽稳定性隐形经济效益：使用阳极防氧化纳米陶瓷涂层后，减少了阳极氧化，降低电解质中炭渣含量，进而降低电解质电阻率，减少电力消耗，改善槽况；同时增加了阳极导电截面积，降低电流密度，进而降低槽电压，提高电解槽运行稳定性。电流效率提升0.5%以上，直流电耗降低100kW·h以上，经济效益5000万元。
防氧化技术综合投入：为客户提供包括涂层材料、自动化喷涂设备、喷涂服务、应用效果保障等全部服务，解决客户后顾之忧，确保客户获得节约效益，乙方分取总节约效益的50%作为技术服务费。
为客户创造的综合效益
采用绿添和公司阳极节碳技术， 100万吨电解铝产能电解铝企业，每年可获得经济效益1000万美金。
