專利名稱：鋁電解用碳素陽(yáng)極的抗氧化方法、抗氧化深層及其涂覆方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熔鹽鋁電解領(lǐng)域，特別涉及一種用于預(yù)焙鋁電解槽碳素陽(yáng)極的抗氧化方法，本發(fā)明還涉及該方法所使用的抗氧化層，及該抗氧化層的涂覆方法。
背景技術(shù)：
時(shí)至今日，Hall-Heroult熔鹽電解法仍是工業(yè)煉鋁的唯一方法。該方法是將AL2O3熔解在以冰晶石(Na3AlF6)為主要成分的高溫熔鹽中，在直流電的作用下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，含氧絡(luò)合離子在陽(yáng)極放電并氧化碳素陽(yáng)極放出CO2，含鋁絡(luò)合離子在陰極放電得到熔融金屬鋁。在生產(chǎn)過程中，除了需要AL2O3和電能外，還需要消耗大量的優(yōu)質(zhì)碳素材料。陽(yáng)極碳耗直接影響原鋁生產(chǎn)成本，因此，降低碳耗具有很大的實(shí)際意義。尤其是，預(yù)焙鋁電解槽已成為熔鹽電解法煉鋁的主流，減少預(yù)焙鋁電解槽的陽(yáng)極碳耗，降低生產(chǎn)成本，更是鋁工業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)問題。
陽(yáng)極碳消耗主要包括電化學(xué)反應(yīng)，布多爾反應(yīng)(二氧化碳氧化反應(yīng))，空氣氧化反應(yīng)和陽(yáng)極掉渣等方面的消耗，實(shí)際生產(chǎn)中，通常預(yù)焙陽(yáng)極碳耗量約為500kg/t-Al，而理論碳耗(理論電化學(xué)反應(yīng)碳耗)僅為334kg/t-Al，如果考慮電流效率(大型預(yù)焙鋁電解槽的電流效率為93％左右)的因素，碳耗也只有359kg/t-Al。實(shí)際生產(chǎn)中有相當(dāng)一部碳為布多爾反應(yīng)，空氣氧化反應(yīng)和陽(yáng)極掉渣等方面所消耗，因此，通過節(jié)約陽(yáng)極碳耗來降低原鋁生產(chǎn)成本，存在很大的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將公開一種可減少布多爾反應(yīng)和空氣氧化反應(yīng)所引起的預(yù)焙陽(yáng)極碳耗的電解槽碳素陽(yáng)極的抗氧化方法；本發(fā)明還將公開該方法使用的抗氧化層和該抗氧化層的涂覆方法。
本發(fā)明所述的鋁電解用碳素陽(yáng)極的抗氧化方法是采用在預(yù)焙陽(yáng)極表面設(shè)置抗氧化層，較好的方法是以涂覆的方法涂覆抗氧化涂層，其中最好是以噴涂的方式噴涂抗氧化涂層。為保證鋁的純度，該抗氧化層最好是以三氧化鋁溶膠為主要連續(xù)相，以高溫抗氧化劑三氧化鋁、氟化鋁為主要分散相的抗氧化復(fù)合抗氧化層。該抗氧化層中一般含有下述成份(以重量份計(jì))，5～60以固含量計(jì)的氧化鋁溶膠，粒徑小于165μm的Al2O3粉末10～35；粒徑小于165μm的氧化硼粉末1～3。
上述抗氧化層中最好還含有5～20重量份的粒徑小于10μm的Al2O3粉末。
上述抗氧化層更進(jìn)一步的改進(jìn)是其中還含有以重量份計(jì)的下述成份
粒徑小于74μm的Al2O3粉末30，和/或粒徑小于74μm的Li2CO3粉末0.5～1，和/或粒徑小于74μm的氧化硼粉末0.5～3，和/或0～10以固含量計(jì)的聚乙烯醇溶液。
由于氧化鋁溶液在高溫下結(jié)膜，與抗氧化劑Al2O3、AlF3、B2O3等粉末形成致密的抗氧化層，阻擋了O2、CO2對(duì)陽(yáng)極碳?jí)K的氧化，從而減少了碳耗。
上述抗氧化層可以是預(yù)制好后在使其附著于預(yù)焙陽(yáng)極碳?jí)K除底面以外的其它所有表面，也可以是將按比例稱量好的原料混合均勻制備成涂層漿料，然后涂覆于預(yù)焙陽(yáng)極碳?jí)K除底面以外的其它所有表面；其涂覆方法可以是現(xiàn)有涂覆方法中的任何一種，但最好是采用噴涂工藝；將涂層漿料均勻地噴涂于預(yù)焙陽(yáng)極碳?jí)K除底面以外的其它表面，噴涂最好采用多次噴涂，直至完全覆蓋為止。噴涂次數(shù)一般為1～5次，最好為3次，每次噴涂完后，待其自然干燥后進(jìn)行下一次噴涂，最后待其自然干燥即可。
由于本發(fā)明提高了預(yù)焙陽(yáng)極碳?jí)K的抗氧化能力，降低了陽(yáng)極碳耗，從而節(jié)約了原鋁的生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例11)、制備原材料(1)稱取質(zhì)量百分比濃度為15％的氧化鋁溶膠35克；(2)將Al2O3鋁粉末，過100目篩，得粒徑小于165μm的Al2O3鋁粉末，稱取32克待用；(3)將Al2O3鋁粉末，過2000目篩，得粒徑小于10μm的Al2O3鋁粉末，稱取22克待用；(4)將AlF3粉末，過200目篩，得粒徑小于74μm的AlF3粉末，稱取1克待用；(5)將Li2CO3粉末，過200目篩，得粒徑小于74μm的Li2CO3粉末，稱取0.5克待用；(6)將氮化硼粉末，過200目篩，得粒徑小于74μm氮化硼粉末，稱取0.5克待用；(7)將氧化硼粉末，過100目篩，得粒徑小于165μm的氧化硼粉末，稱取2克待用；(8)稱取質(zhì)量百分比濃度為20％的聚乙烯醇溶液7克。
2)、將原材料在室溫下均勻混合，制成涂層漿料；3)、將制好后的涂層漿料噴涂于90mm×80mm×80mm規(guī)格的預(yù)焙陽(yáng)極碳?jí)K上、側(cè)表面，連續(xù)噴涂3遍；4)、放置12h，待其自然干燥，更換上槽；5)、按照正常鋁電解工藝將涂層陽(yáng)極更換上槽可節(jié)約陽(yáng)極碳耗49kg/T-Al。
實(shí)施例21)制備原材料(1)稱取質(zhì)量百分比濃度為15％的氧化鋁溶膠，40克；(2)將Al2O3鋁粉末，過100目篩，得粒徑小于165μm的Al2O3鋁粉末，稱取40克待用；(3)將Al2O3鋁粉末，過2000目篩，得粒徑小于10μm的Al2O3鋁粉末，稱取10克待用；(4)將AlF3粉末，過200目篩，得粒徑小于74μm的AlF3鋁粉末，稱取0.5克待用；(5)將Li2CO3粉末，過200目篩，得粒徑小于74μmLi2CO3粉末，稱取0.5克待用；(6)將氮化硼粉末，過200目篩，得粒徑小于74μm的氮化硼粉末，稱取0.5克待用；(7)將氧化硼粉末，過100目篩，得粒徑小于165μm氧化硼粉末，稱取1克待用；(8)稱取質(zhì)量百分比濃度為20％的聚乙烯醇溶液5克。
2)、將上述原材料在室溫下均勻混合，制成涂層漿料；3)、將制好后的涂層漿料噴涂于預(yù)焙陽(yáng)極碳?jí)K上、側(cè)表面，連續(xù)噴涂4遍；4)、放置10h，待其自然干燥，更換上槽；5)、按照正常鋁電解工藝生產(chǎn)，節(jié)約陽(yáng)極碳耗42kg/T-Al。
權(quán)利要求
1.鋁電解用碳素陽(yáng)極的抗氧化方法，是在預(yù)焙陽(yáng)極表面設(shè)置抗氧化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解用碳素陽(yáng)極的抗氧化方法，其特征在于是在預(yù)焙碳素陽(yáng)極表面涂覆抗氧化涂層。
3.鋁電解用碳素陽(yáng)極抗氧化層，其特征在于它是以三氧化鋁溶膠為主要連續(xù)相，以高溫抗氧化劑三氧鋁、氟化鋁為主要分散相的復(fù)合涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁電解用碳素陽(yáng)極抗氧化層，其特征在于其中含有以重量份計(jì)的下述成份5～60以固含量計(jì)的氧化鋁溶膠，粒徑小于165μm的Al2O3粉末16～35，粒徑小于165μm的氧化硼粉末1～3。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋁電解用碳素陽(yáng)極抗氧化層，其特征在于其中還含有5～20重量份的，粒徑小于10μm的Al2O3粉末。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁電解用碳素陽(yáng)極抗氧化層，其特征在于其中還含有粒徑小于74μm的AlF3粉末0～30；和/或粒徑小于74μm的Li2CO3粉末0.5～1，和/或粒徑小于74μm的氧化硼粉末0.5～3；和/或0～10以固含量計(jì)的聚乙烯醇溶液。
7.鋁電解用碳素陽(yáng)極抗氧化層的涂覆方法1)按配方稱取原料，所述配方含有以重量份計(jì)的下述成分5～60以固含量計(jì)的氧化鋁溶膠，粒徑小于165μm的Al2O3粉末16～35，粒徑小于165μm的氧化硼粉末1～3。2)在常溫下將稱取的原料混合均勻制備成涂層漿料；3)將漿料噴覆于預(yù)熔陽(yáng)極碳?jí)K涂底面以外的其它所有表面；4)涂覆次數(shù)為2次以上，直至完全覆蓋為止。5)放置，待其自然干燥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋁電解用碳素陽(yáng)極抗氧化層的涂覆方法，其特征在于所述配方中還含有5～20重量份的，粒徑小于10μm的Al2O3粉末。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋁電解用碳素陽(yáng)極抗氧化層的涂覆方法，其特征在于所述配方中還含有粒徑小于74μm的AlF3粉末0～30；和/或粒徑小于74μm的Li2CO3粉末0.5～1，和/或粒徑小于74μm的氧化硼粉末0.5～3；和/或0～10以固含量計(jì)的聚乙烯醇溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋁電解用碳素陽(yáng)極抗氧化層的涂覆方法，其特征在于涂覆次數(shù)為3～4次。
全文摘要
本發(fā)明涉及在預(yù)焙陽(yáng)極表面涂覆抗氧化涂層的預(yù)焙鋁電解槽碳素陽(yáng)極的抗氧化方法。本發(fā)明還涉及該方法所使用的抗氧化涂層，它是以三氧化鋁溶膠為主要連續(xù)相，以高溫抗氧化劑三氧鋁、氟化鋁為主要分散相的復(fù)合涂層，其配方為(以重量份計(jì))5～60以固含量計(jì)的氧化鋁溶膠，粒徑小于165μm的Al
文檔編號(hào)C25C3/00GK1584125SQ20041002267
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月27日
發(fā)明者李慶余, 黃有國(guó), 王紅強(qiáng), 楊建紅 申請(qǐng)人:廣西師范大學(xué)