[发明专利]一种铝电解槽硼化钛涂层加热固化及炭化方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种硼化钛涂层加热固化及炭化技术，特别涉及一种大型预焙阳极铝电解槽硼化钛涂层加热固化及炭化技术，属于铝电解技术领域。

背景技术

TiB₂惰性阴极在铝电解槽中的应用研究工作一直以来都是国内外铝电解科技工作者研究改善铝电解生产经济技术指标的一个非常重要的课题。近年来，随着材料科学与工程技术取得重大进展，TiB₂惰性阴极材料的研究取得了很大的进展，TiB₂-C胶涂层的制备技术及价格已基本满足工业化的要求，并在试验槽上取得了很好的经济技术指标，但TiB₂涂层在铝电解槽中的应用还面临着TiB₂涂层易剥离，使用寿命短和加热固化及炭化难度大等限制TiB₂涂层工业化应用的难题。

TiB₂-C胶涂层的热膨胀/热收缩率是一直以来制约硼化钛涂层工业化应用的一个重要因素，TiB₂-C胶涂层要应用于铝电解中，其耐热性能必须与基体材料相近，否则由于二者间热性能的差异，会在界面处产生热应力，当这种热应力达到一定程度时会造成涂层的剥离或开裂。此外，现有的加热固化及炭化方式是通过普通加热片进行加热，因不能严格按照升温要求控制升温速度与加热时间，而且加热固化及炭化后，又重新冷却装槽，之后再进行铝电解槽焙烧启动，而电解槽从焙烧预热到正常生产这一阶段中的温度都在不断变化，甚至在同一电解槽中存在温度分布不均匀的现象，使得两种热膨胀/热收缩率不同的阴极材料在反复的加热-冷却-加热过程中产生剥离或开裂，同时非常耗电。

因而研究优化TiB₂-C胶涂层成分，选用膨胀系数与阴极炭块膨胀系数相近的TiB₂-C胶涂层，并采用适宜的加热固化及炭化方法，同时严格按照硼化钛涂层加热固化及炭化升温曲线进行升温，是解决硼化钛涂层剥离的有效途径。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新的铝电解槽硼化钛涂层电加热炭化及固化方法，以解决硼化钛涂层剥层问题，降低涂层加热固化及炭化能耗与难度。

本发明提供的一种铝电解槽硼化钛涂层加热固化及炭化方法，其特征在于有下列步骤：

A、在铝电解槽阴极炭块、间缝糊、周围糊及人造伸腿表面涂覆3～8mm厚的TiB₂-C胶涂层；

B、在阴极炭块与阳极之间，阳极炭块与电解槽周边侧部炭块之间的空腔内，悬空安装辐射加热管，在阳极上方与侧部安装耐高温的绝缘隔热层，并在阳极上方及耐高温的绝缘隔热层上铺设电解质粉末层；

C、通电加热焙烧，直至TiB₂-C胶涂层固化及炭化；

D、当电解槽槽温焙烧到启动温度时，取出悬空安装的辐射加热管，灌入电解质，进入电解槽的启动、生产工序。

所述Ｂ步骤的耐高温的绝缘隔热层为耐高温石棉板，其厚度为10～15mm；

所述B步骤的电解质粉末层的厚度，根据需要在不同部位要求不一样，以能防止空气进入焙烧槽为宜，通常控制在2.5±0.5cm范围内。

所述C步骤的通电加热焙烧是按图2所示的TiB₂-C胶涂层加热升温速度及加热时间进行的。

所述TiB₂-C胶为市购产品。

本发明与现有技术相比，具有下列有益效果： 

（1）不需要安装专门的加热固化及炭化装置，操作简单。

（2）加热固化及炭化后继续对电解槽进行加热焙烧，焙烧完成后直接灌入电解质进行启动，降低了传统加热固化及炭化后冷却，冷却后装槽又重新进行焙烧启动而导致的膨胀系数不完全一致的硼化钛涂层与炭素基体剥离脱层的机率。

    （3）加热固化及炭化TiB₂-C胶涂层后继续加热焙烧电解槽，大幅度降低了加热固化及炭化消耗的能耗。

（4）可杜绝TiB₂-C胶涂层加热固化及炭化时产生的有害气体无组织排放。

附图说明

图1为本发明电解槽装槽结构示意图。

图2为TiB₂-C胶涂层加热固化及炭化焙烧曲线。