CN104005056A

CN104005056A - 一种电解铝炭阳极保护涂层的制备方法

Info

Publication number: CN104005056A
Application number: CN201410231592.8A
Authority: CN
Inventors: 曹大力
Original assignee: Shenyang University of Chemical Technology
Current assignee: Shenyang University of Chemical Technology
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2014-08-27

Abstract

一种电解铝炭阳极保护涂层的制备方法，涉及一种涂层的制备方法，本方法包括以CA（铝酸钙）水泥为粘结剂，以电解铝生产中产生的废电解质为耐火骨料，加入外加剂，混合均匀后制备出干涂料，经密封包装，运至电解铝厂，加水搅拌均匀后，制成电解铝炭阳极保护涂层，将其涂在炭阳极表面，将水基涂层，涂到电解铝炭阳极的上表面和侧表面，涂抹或喷涂1～5次，涂层厚度0.2～8mm，涂层用单一涂层或复合涂层组成，然后烘干涂层，进行电解，即可；该涂层的特点是可利用废弃的电解质，价格低廉，且减少有害气体污染环境。

Description

一种电解铝炭阳极保护涂层的制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂层的制备方法，特别是涉及一种电解铝炭阳极保护涂层的制备方法。

背景技术

金属铝电解工业采用的霍尔－埃鲁法，在铝电解生产上，采用高温的具有很大侵蚀性的冰晶石熔液，在各种材料当中，能够耐高温并且抵御这种侵蚀性、价格低廉而有有良好的导电性能的唯有炭素制品。

碳素阳极（也叫石墨阳极），在电解时，阳极碳被氧化而消耗，浪费大量的优质焦炭、石油焦。目前，在原铝生产费用中，预焙阳极占15～20％。

预焙阳极的消耗除了电解消耗（按理论计算，生产1吨铝需消耗预焙阳极333～370公斤）之外，还有额外的消耗（目前国内阳极净耗，1吨铝需消耗预焙阳极450～480公斤；炭阳极的额外消耗，有很大部分是被空气和CO₂气体氧化和因炭阳极的选择氧化而导致掉粒造成的。可见采用涂层保护炭阳极，可减少阳极与空气和CO₂的接触，起到阳极氧化的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电解铝炭阳极保护涂层的制备方法，本发明利用CA水泥和电解铝的废电解质制成粉状，其涂在炭阳极表面，减少铝电解过程中炭阳极的氧化，起到保护预焙阳极的残极和增加阳极的使用寿命的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种电解铝炭阳极保护涂层的制备方法，所述方法包括以CA（铝酸钙）水泥为粘结剂，以电解铝生产中产生的废电解质为耐火骨料，加入外加剂，混合均匀后制备出干涂料，经密封包装，运至电解铝厂，加水搅拌均匀后，制成电解铝炭阳极保护涂层，将其涂在炭阳极表面，将水基涂层，涂到电解铝炭阳极的上表面和侧表面，涂抹或喷涂1～5次，涂层厚度0.2～8mm，涂层用单一涂层或复合涂层组成，然后烘干涂层，进行电解，即可；其电解铝生产中产生的废电解质为耐火骨料，耐火骨料的粒度为80-1000目，加入量为80.0-95.0wt%；CA水泥包括CA-50，CA-60，CA-70，CA-80及ρ-Al2O3。CA水泥的加入量为5.0-20.0wt%；外加剂包括焦磷酸钠，三聚磷酸钠，六偏磷酸钠，超聚磷酸钠，木质素磺酸钠，木质素磺酸钙，其加入量站废电解和CA水泥含量的0.05-1wt%。

本发明的优点与效果是：

本发明保护电解铝用炭阳极的方法，将会减少铝电解过程中，阳极的额外消耗，炭阳极的额外消耗，有很大部分是被空气和CO₂气体氧化以及因炭阳极的选择氧化而导致掉粒造成的；采用阳极保护涂层，可减少阳极与空气和CO₂的接触，减少炭阳极的额外消耗，延长炭阳极的使用寿命；同时还可使废旧的电解质得以回收利用，减少废电解质对环境的污染。

附图说明

图1为本发明原理未涂涂层的阳极示意图；

图2为本发明原理涂有涂层的阳极示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。

图1为未涂涂层的阳极（黑色表示暴露在表面的石墨），阳极在电解过程中处于电解质之外的部分（侧上表面和上表面），直接与空气接触，一般电解铝在930～960℃温度区间内，所以炭阳极中的炭与与之接触的空气的活度很高，阳极暴露在空气中的部分极易被氧化，结果导致阳极的氧化速度过快。

图2为涂有涂层的阳极（灰色表示在炭阳极的侧上表面和上表面涂上涂层），由于涂层的存在，隔绝或减少了炭阳极与空气的接触，从而起到了保护阳极的作用。

实例1 CA-50涂层的应用：涂层的配方为见表1

表1涂层的配方（wt%）

注：涂料中CA-50和废电解质为100%，其它的含量为外加

按表1的配方混合均匀后制备出干涂料，经密封包装，运至电解铝厂，加适量的水搅拌均匀后，制成电解铝炭阳极保护涂层，将其均匀涂抹（或喷涂）到炭阳极的上表面和侧上表面，涂抹（或喷涂）1～5次，涂层厚度0.2～8mm，涂层可用单一涂层或复合涂层组成，然后烘干涂层，进行工业电解铝生产。

电解槽测试结果表明：电解过程平稳，添加涂层的阳极暴露在空气中的部分保护得很好，棱角分明，阳极的腐蚀速率比未添加涂层的阳极延长寿命13-30小时，并且电解铝的纯度不发生变化。

实例2 CA－60涂层：涂层的配方为见表2

表2涂层的配方（wt%）

注：涂料中CA-60和废电解质为100%，其它的含量为外加

按表2的配方制成涂料，在预焙阳极制备的冷却阶段将该涂料均匀涂抹（或喷涂）到炭阳极的上表面和侧上表面，涂抹（或喷涂）1～5次，涂层厚度0.2～8mm，涂层可用单一涂层或复合涂层组成，然后烘干涂层，进行工业电解铝生产。

实例3　CA-70涂层的应用：涂层的配方为见表3

表3涂层的配方（wt%）

注：涂料中CA-70和废电解质为100%，其它的含量为外加

按表3的配方制成涂料，在预焙阳极制备的冷却阶段将该涂料均匀涂抹（或喷涂）到炭阳极的上表面和侧上表面，涂抹（或喷涂）1～5次，涂层厚度0.2～8mm，涂层可用单一涂层或复合涂层组成，然后烘干涂层，进行工业电解铝生产。

实例4　CA-80涂层的应用：涂层的配方为见表4；表4 水基涂层的配方（wt%）

注：涂料中CA-80和废电解质为100%，其它的含量为外加。

按表4的配方制成涂料，在预焙阳极制备的冷却阶段将该涂料均匀涂抹（或喷涂）到炭阳极的上表面和侧上表面，涂抹（或喷涂）1～5次，涂层厚度0.2～8mm，涂层可用单一涂层或复合涂层组成，然后烘干涂层，进行工业电解铝生产。

实例5　ρ－Al₂O₃涂层的应用：涂层的配方为见表5，表5 水基涂层的配方（wt%）

注：涂料中CA-50和废电解质为100%，其它的含量为外加。

按表5的配方制成涂料，在预焙阳极制备的冷却阶段将该涂料均匀涂抹（或喷涂）到炭阳极的上表面和侧上表面，涂抹（或喷涂）1～5次，涂层厚度0.2～8mm，涂层可用单一涂层或复合涂层组成，然后烘干涂层，进行工业电解铝生产。

Claims

1.一种电解铝炭阳极保护涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括以CA（铝酸钙）水泥为粘结剂，以电解铝生产中产生的废电解质为耐火骨料，加入外加剂，混合均匀后制备出干涂料，经密封包装，运至电解铝厂，加水搅拌均匀后，制成电解铝炭阳极保护涂层，将其涂在炭阳极表面，将水基涂层，涂到电解铝炭阳极的上表面和侧表面，涂抹或喷涂1～5次，涂层厚度0.2～8mm，涂层用单一涂层或复合涂层组成，然后烘干涂层，进行电解，即可；其电解铝生产中产生的废电解质为耐火骨料，耐火骨料的粒度为80-1000目，加入量为80.0-95.0wt%；CA水泥包括CA-50，CA-60，CA-70，CA-80及ρ-Al2O3；CA水泥的加入量为5.0-20.0wt%；外加剂包括焦磷酸钠，三聚磷酸钠，六偏磷酸钠，超聚磷酸钠，木质素磺酸钠，木质素磺酸钙，其加入量站废电解和CA水泥含量的0.05-1wt%。