上篇文章中我们主要探讨了阳极钢爪腐蚀的六大危害，本文将紧跟上文思路继续就阳极钢爪腐蚀的原因、过程进行探讨，并在此基础上提出几项防腐技术。供企业参考借鉴。
原因及过程
1、阳极钢爪腐蚀的原因
由钢爪腐蚀物化学成分可知，钢爪腐蚀主要是Fe发生氧化造成的。从化学反应角度看，钢爪氧化需要高温及氧化性气氛两个条件，而电解体系中有氧化性的物质主要为O2、CO2、SO2、氟化物等。
有研究表明，在350~900℃的温度下，O2与Fe发生反应时△rGθ为-1300~800kJ/mol；CO2、SO2、氟化物等物质与Fe发生反应时△rGθ为-200~500kJ/mol，因此Fe更易被O2氧化。
通过以上分析可知，钢爪腐蚀主要因为Fe与O2发生氧化反应。这也就解释了为什么钢爪腐蚀最严重的部位在中间，而不是下部温度最高的位置或上部空气最丰富的位置。
因为中间位置温度高同时槽上部空气又可以通过返回料渗透进入该位置，因此氧化腐蚀最强烈；而下部空气无法渗透进去，上部反应温度又不足，所以钢爪腐蚀不严重。
2、钢爪腐蚀过程分析
铁氧化为气固反应，本质上可以认为是一种电化学腐蚀，Fe失去电子而被氧化。阳极钢爪表面腐蚀过程为：
O2向金属表面扩散，经吸附、离解形或O2-，金属原子M失去电子氧化形成M2+；
O2-通过氧化产物层向（M|MO)界面扩散，M2+通过氧化产物层向（MO|O2)界面扩散；
O2-及M2+在氧化产物层外层（MO|O2界面），内层（M|MO界面），以及内部反应形成氧化物，随着氧化反应进行，氧化产物层逐渐变厚。
Fe与氧化性气体（主要是O2)反应时，产物层结构为：
当570℃以上为3层：Fe2O3|Fe3O4|FexO|O2；
当570℃以下为2层：Fe2O3|Fe3O4|O2。
产物Fe2O3晶体与Fe3O4晶体结合牢固，但FexO晶体缺陷较多，容易分层，与金属Fe结合不牢，因此氧化产物层易脱落。
阳极钢爪防腐技术
Fe与O2发生氧化反应是阳极钢爪腐蚀的主要原因，温度和O2浓度是影响化学反应的主要因素，要想预防或者减缓阳极钢爪被腐蚀，可通过降低温度或降低O2浓度来实现。
当下通过铝熔盐电解法降低温度来预防或者减缓阳极钢爪被腐蚀是非常困难的。所以，隔绝阳极钢爪与O2接触，降低O2浓度是防止钢爪腐蚀的主要研究方向。
目前，铝电解厂采用的阳极钢爪防腐方法有阳极覆盖料管理、阳极钢爪保护环、涂层技术、包裹技术等。
1、阳极覆盖料管理
阳极覆盖料管理，也称极上保温料管理，即在更换阳极后，在阳极钢爪四周，用粉状氧化铝或者极上返回料覆盖到最大极限（不能覆盖到爆炸焊接处为限）。
该法虽然降低了钢爪被空气氧化，但是变厚覆盖料的防腐方法对调节电解槽热平衡的可控性差，某种程度上，变更覆盖料厚度法未解决钢爪被氧化腐蚀的问题。
2、阳极钢爪保护环
阳极钢爪保护环即给钢爪套上一个保护环，将阳极钢爪与极上料、电解质等物质隔离，降低钢爪工作温度，减缓阳极钢爪被腐蚀，延长阳极使用周期，防止钢爪涮爪。
根据保护环的材质来分，可将保护环分为炭环、铝灰环、氧化铝环、金属基保护环、覆盖料基保护环等。
1、炭环
炭环是铝电解厂最早使用的钢爪保护环，其制作工序为用石墨、焦油、残极粉、沥青等原料按一定比例进行配料，经混捏、压制成型、焙烧等工序制作而成。该法不仅减少了电解废料对环境污染、降低了电解铝生产成本，还对阳极钢爪进行了保护。
目前，大部分铝电解厂用炭环预防阳极钢爪腐蚀。该法虽然能将钢爪与覆盖料隔离，但是未解决钢爪被电解烟气和空气氧化腐蚀的问题，而且炭环容易被氧化，所以只能一定程度减缓钢爪腐蚀。
2、铝灰环
铝灰环就是将铝电解厂合金车间副产品铝灰经破碎、筛分、压制成型、烘干等工序制作而成。以10~60%铝灰为基体，14~20%煤沥青为粘结剂，配入7~76%石墨粉和不高于30%石油焦或残极颗粒，经混捏、振动压实成型、焙烧制备阳极钢爪保护环。
该法的优点是铝灰、石墨粉和石油焦的掺配，降低了石油焦或残极颗粒的使用量，节省了优质炭素资源，提高了保护环的抗氧化性，降低CO2排放及保护环的制作成本。
3、氧化铝环
炭环在使用过程中存在炭渣的脱落、污染电解质和铝液等问题。为此，可用氧化铝粉代替炭素原料制备保护环，因为氧化铝不会污染铝液。为了稳固氧化铝粉，目前常采用硬纸壳或牛皮纸围住钢爪，然后往中间空隙内灌入氧化铝粉。
以80~95%的氧化铝粉和5~20%的热固性酚醛树脂制成的铝电解阳极钢爪保护环，有效解决了阳极消耗量大，使用周期短等问题，同时改善铝电解槽内部环境，降低了炭渣量，提高了电解效率。
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以上阳极钢爪防腐技术有利有弊，企业在实际生产中可根据自身情况择优选择。关于阳极钢爪其他保护环及钢爪防腐的涂层、包裹技术研究，我们在明天的连载文章中再行探讨，欢迎继续关注！
