[发明专利]一种铝电解槽用阻流块

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝电解槽用阻流块，属于电解槽技术领域。 

背景技术

随着铝电解槽设计和操作技术水平的提高，国际国内新设计和建设的铝电解槽向大型化的方向发展。使用的电流增加到500KA-700KA甚至以上。我国的铝电解技术在电解槽的能耗方面还需要很大的改进。目前国内铝厂的直流电消耗一吨铝需要13200-13500度电，甚至有的接近14000度电。 

铝电解过程中，槽电压是影响能耗的重要指标，在不改动槽结构的情况下，极距电压可降幅度占电解铝总体可降电压的70%左右，极距电压降低的主要措施就是降低电解槽极距，极距每降低1cm，槽电压将降低300mv，可节电1000KWh。由此可以看出，降低极距是铝电解节能的重要发展方向。 

而现有的电解槽结构，由于磁场和电流共同作用形成电磁力，驱使铝液和电解质快速流动，界面及内部波动剧烈。为了保持电解槽的稳定生产，电解槽不得不保持4.5-5.5cm的高极距操作，以避免过多的金属铝被推向或扩散至阳极区，造成无效的二次反应和电流效率损失，制约了极距和槽电压的降低。要实现低极距而不损失电流效率，就要解决电解槽在低极距下降低铝液流速和界面的波动幅度。 

抑制铝液的波动，提高电解槽的稳定性一般有两种方法。一方面从源头消除或减少铝液波动的因素，如磁场的分布，电流的分布，从而可以抑制铝液波动，提高电解槽稳定性，从而可以实现降低极距，同时电流效率也不损失。另一方面就是通过直接抑制铝液波动的方法，达到降低铝液流速，减小铝液界面波动的目的，同样实现了电解槽的稳定，从而也可以降低极距，达到节能降耗的目的。 

现有采用阻流装置放置在铝电解槽中，如CN102121116(2011-7-13)公开了一种可更换的铝电解槽阴极阻流装置，阴极阻流装置放置在阴极碳块的表面，阴极阻流装置采用耐高温、耐腐蚀、比重大的莫来石、尖晶石或者锆英石材料制作。然而该专利只涉及阴极阻流装置的主要原材料而未公开阴极阻流装置的具体材料及制备方法。 

发明内容

本发明的目的是提供一种阻流效果好、抗侵蚀性能好和热稳定性能高的铝电解槽用阻流块。 

本发明的技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种铝电解槽用阻流块，其制备原料包括板状刚玉、尖晶石细粉、镁砂细粉、氧化铝微粉和纯铝酸钙水泥，所述原料及按重量百分比的组成比例为：板状刚玉70-85%、镁砂细粉8-15%、氧化铝微粉4-13%、铝酸钙水泥1.5-6%、尖晶石细粉0.5-3%、电熔氧化锆0.5-1%，上述原料总量为100%，外加防爆纤维0.02-0.2%、缓凝剂0.1-0.3%。 

本发明的优点为： 

①                            利用板状刚玉为骨料，以尖晶石细粉、镁砂细粉、氧化铝微粉为基质，使其在高温下形成了尖晶石晶相，而电熔氧化锆中的二氧化锆又促进了尖晶石晶相的生成，该种晶相产生协同增效作用，热膨胀系数小，热应力小，抗热震性好，抗侵蚀能力强，进而提高了阻流块的综合性能；

②                            利用板状刚玉为骨料，以原位合成的方式复合引入尖晶石（MgAl₂O₄），尖晶石的在铝液中热稳定性能要高于α-Al₂O₃，尖晶石的引入对提高传统刚玉质耐火材料抗侵蚀性能差和热稳定性弱的缺点有较好的效果；采用纯铝酸钙作为阻流块材料体系的结合剂，结合剂本身就具有较好的耐高温的特点，不会带来各种低熔点气化物，提高了使用性能，且在刚玉质耐火材料中由于水泥带入的CaO最终会反应生成六铝酸钙，六铝酸钙或者CaO的在铝液中热稳定性能要高于α-Al₂O₃，同时结合剂产生的无数网络结构既提高了强度，又增加了产品热震稳定性；

③                            无游离二氧化硅存在，少量原料带入的二氧化硅杂质与氧化铝微粉生成了性能优良的莫来石。改变了传统的炭质阻流块增加碳排放、污染大气的缺点及纯镁铝尖晶石块的污染铝液的缺点、减少了后续工序的工作量，杜绝了金属铝液对阻流块的严重侵蚀，减少了阻流块的检修次数和维修时间；

④                            不污染滤液，阻流块密度在2.8g/cm³以上，沉在铝液里，对铝液形成阻流作用，达到降低铝液流速，减小铝液界面波动的目的，同样实现了电解槽的稳定，从而也可以降低极距，达到节能降耗的目的。