[发明专利]一种隔离电解质熔体腐蚀的电极导杆保护方法

说明书

技术领域

一种隔离电解质熔体腐蚀的电极导杆保护方法，具体涉及一种惰性电极铝电解槽电极导杆保护方法。

背景技术

采用惰性电极铝电解技术是解决当今铝工业日益严峻的炭阳极消耗及温室气体排放问题的一个根本途径。在惰性电极铝电解技术中，发展竖式多室电极结构铝电解槽，并采用低温铝电解体系则更具有节能高效的优势。在竖式结构铝电解槽中，阴阳极交错排列，连接电极的导杆起到导电和悬挂电极的双重作用。根据电极材料的特性以及具体工艺的需要，电极结构的布置会有较大的差异，并且电极导杆的服役环境也会有很大的不同。如果电极导杆有一部分需要浸没入电解质熔体，则淹没在电解质液面以下的导杆将会面临电解质熔体的腐蚀。

电解质熔体腐蚀主要体现在渗透、溶解腐蚀和电化学腐蚀。对于没入电解质熔体的金属导杆来说，如果没有有效的保护，它将成为电极的一部分，而导杆的电流密度往往比电极的大，所以其电化学腐蚀速度也会远远大于电极，那么导杆的寿命就会大幅缩短。因此，浸没入电解质熔体的导杆必须进行绝缘处理，隔离导杆与电解质熔体间的导电通道非常关键。对于此种问题，目前通常的做法是采用耐蚀陶瓷材料保护导杆。但由于电解质熔体的渗透性极强，电解质熔体仍然能够透过细微的缝隙接触电极导杆，于是又会产生电化学腐蚀。被腐蚀的导杆膨胀后将耐蚀陶瓷材料胀裂，导杆就又失去了保护。此外，电解质熔体的溶解腐蚀也非常严重。普通的陶瓷材料在电解质熔体内均有较大的溶解度，长时间运行后，导杆外的陶瓷材料会完全溶入电解质熔体。再加上电解质熔体温度变化造成的热冲击，电解质液面变化造成的氧化或还原气氛交替的影响（例如：浸没入电解质熔体的阴极导杆，其接近电解质液面区域以氧化气氛为主，远离电解液面区域则以还原气氛为主，但过渡区域并不清晰，且随着电解质液面的上下波动而变化），普通陶瓷材料也会更加容易被破坏。基于以上原因，对于浸没入电解质熔体的电极导杆，隔离电解质熔体的腐蚀非常关键，也有较大的难度。

申请号为CN201110372099.4的专利，一种惰性电极铝电解槽电极导杆的保护方法，采用耐火耐蚀保护材料与气体强制冷却相结合的方式对电极导杆进行保护。通过气体冷却使渗入的电解质熔体在接触到导杆前凝固，形成保护层。其缺点是需要消耗额外的能耗，并且由于冷却会带走电解槽中较多的热量，从而使电解槽的能耗增高。

申请号为CN101709485A的专利，一种采用惰性阳极生产原铝的铝电解槽，采用刚玉管、碳化硅管或其它耐蚀抗热保护材料保护，并且缝隙中填充氧化铝。其缺点是，刚玉管在电解质熔体内溶解度大，碳化硅抗氧化性差，并且当刚玉管等保护套管由于热震或其它因素破裂后，将失去对导杆的保护作用，其可靠性和稳定性稍差。如果导杆浸没入电解质，则电解质熔体仍然会通过缝隙渗入到内部，且填充的氧化铝不能够阻挡液体电解质的继续渗透。

文献《Hot corrosion of a novel NiO/NiFe₂O₄ composite coating thermally converted from the electroplated Ni-Fe alloy》采用NiO/NiFe₂O₄涂层的方法，该涂层能够抵抗960℃电解质熔体的腐蚀，并经过了50h的试验检验。但该涂层是导电的，并且试验过程并没有通电，该涂层的长期稳定性还需要进一步的检测。

以上专利或文献中对隔离电解质熔体腐蚀保护电极导杆的方法或所使用的材料均存在一定的局限性。仍需要开发一种能够隔离电解质熔体腐蚀的电极导杆保护方法，并通过简单、有效的实施，就能够阻挡电解质熔体的溶解、渗透和电化学腐蚀。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术缺陷，提供一种能够阻挡电解质熔体渗透、溶解和电化学腐蚀，简单、有效的能够隔离电解质熔体腐蚀的电极导杆保护方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种隔离电解质熔体腐蚀的电极导杆保护方法，其特征在于选用碳酸钠、碳酸钙、氧化钙、氧化硼、氟化钠、工业氧化铝为原料，制备成能够快速与电解质熔体反应生成高熔点固体结壳的耐火粉料，填充于电极导杆与复合型耐蚀陶瓷保护套管之间，电极正常电解运行时，透过缝隙或微孔渗入的电解质熔体与耐火粉料反应形成致密结壳，形成隔离电解质熔体腐蚀的电极导杆保护层；保护层阻挡电解质熔体进一步渗透和对导杆的电化学腐蚀；复合型耐蚀陶瓷保护套管抵抗电解质熔体的溶解腐蚀。