[发明专利]一种熔盐电解用耐蚀保护材料及其制备方法

说明书

技术领域

一种熔盐电解用耐蚀保护材料及其制备方法，涉及一种用于有色金属（Al、稀土和高熔点金属等）的熔盐电解用电极导杆或测温热电偶保护材料，特别涉及铝电解过程中使用一种尖晶石型氧化物陶瓷保护材料及其制备方法。

背景技术

采用碳素阳极的现行熔盐电解工艺存在能耗高、碳耗大、环境污染严重、成本高、生产不稳定等问题。基于惰性电极的电解新工艺可实现电解生产过程的低能耗，无污染，低成本等目标。

惰性电极新工艺采用了全新的电解质、阳极、阴极以及电解槽结构，其中新型电解质体系腐蚀性及渗透性较强，需要耐高温熔盐腐蚀性能更好的保护材料对完全浸入熔盐中的惰性电极导杆进行有效保护，否则导杆在电解过程中将发生电解侵蚀和化学腐蚀而失效。同时，温度的测量是熔盐电解重要参数之一，而热电偶也需要性能优异的保护材料。对于高温熔盐中使用的保护材料，必须具备以下性能：良好的化学稳定性，在高温下对熔融电解质或电极是惰性的，不能与电解质或电极发生反应；高温性能稳定，具有足够的常温和高温力学强度性能，抗热震性能好；原材料易得，成本低，而且制备工艺简单。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种能够抵御高温熔盐腐蚀和具有良好抗热震性能的，有效实现对惰性电极导杆及热电偶在高温熔盐条件下受到良好保护的熔盐电解用耐蚀保护材料及其制备方法。

一种熔盐电解用耐蚀保护材料，其特征在于该熔盐电解用耐蚀保护材料组份的质量配比为：75%-100% AB₂O₄，0-25%M_xO_y；AB₂O₄为具有尖晶石结构的复合氧化物，其中A为Ni，Zn、Cu、Co或Mn中的至少一种，B为Fe或Al中的至少一种；M为Ni、Ca、Cu、Ba、Y、Ce中的至少一种；x=1或2；y=1、2或3。

一种熔盐电解用耐蚀保护材料的制备方法，其特征在于其制备过程的步骤包括：

（1）合成AB₂O₄尖晶石型氧化物陶瓷相；

（2）将AB₂O₄、M_xO_y、粘结剂和分散剂按配比进行混合搅拌，烘干、成型、脱脂、烧结，得到熔盐电解用耐蚀保护材料。

本发明的一种熔盐电解用耐蚀保护材料的制备方法，其特征在于合成AB₂O₄的原料过程直接以相应元素A、B的氧化物形式加入，加入量分别以元素A、B的相应氧化物当量数计；合成AB₂O₄尖晶石型氧化物陶瓷相的温度为1000-1300℃，合成气氛为空气气氛。

本发明的一种熔盐电解用耐蚀保护材料的制备方法，其特征在于分散剂为水、工业酒精，添加量为原料总重量的50%~70%。

本发明的一种熔盐电解用耐蚀保护材料的制备方法，其特征在于粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟基丙基纤维素、聚乙二醇、糊精、聚丙烯酰胺中的至少一种，其添加量为原料总重量的0.5%~2%。

本发明的一种熔盐电解用耐蚀保护材料的制备方法，其特征在于其成型方式为模压成型或挤压成型，成型压力为30MPa~200MPa。

本发明的一种熔盐电解用耐蚀保护材料的制备方法，其特征在于脱脂温度为200-600℃，脱脂时间为10-24h。

本发明的一种熔盐电解用耐蚀保护材料的制备方法，其特征在于AB₂O₄-M_xO_y陶瓷的烧结温度为1200～1400 ℃，烧结气氛为空气气氛，烧结时间为15~30h。

本发明的一种熔盐电解用耐蚀保护材料，通过配方优选和无压烧结等手段，能够抵御高温熔盐腐蚀和具有良好抗热震性能，实现在高温熔盐条件下对惰性电极导杆及热电偶的良好保护；制备过程的烧结为空气气氛，烧结过程易于控制，通过M_xO_y的加入，不仅可实现AB₂O₄陶瓷的低温活化烧结，而且可以细化晶粒，提高材料的耐蚀性能和抗热震性能。

附图说明

图1为本发明实施例1中CaO-NiO-NiFe₂O₄氧化物陶瓷保护材料1300℃烧结后试样截面SEM图。