[发明专利]一种阳极钢爪保护材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阳极钢爪保护材料及其制备方法，属于铝电解技术领域。

背景技术

在现代铝电解工业中，阳极钢爪是一种常见的铸钢件，它是构成阳极组的一个重要部分。在铝电解槽中，钢爪是联接炭阳极和铝导杆的部件，在电解生产过程中，钢爪充当一个导电体，强大的电流要通过，同时要起到支撑和联接铝导杆的作用。阳极钢爪所处的工作环境十分恶劣，长期处于酸性及高温的腐蚀气氛中，工作环境温度大概为400～600 ℃，很容易遭到腐蚀而缩短其使用寿命。在电解生产中，炭阳极随着使用的消耗，当达到一定的使用周期（28～32日），需及时进行更换。当使用到接近更换期时，若生产中电解质水平过高，液态高温电解质将全部淹没炭阳极上表面，当阳极上部钢爪周围未进行保护，侵蚀性很强的电解质就会不断冲涮钢爪，从而造成钢爪被涮细，甚至磷生铁被涮掉一部分。钢爪变细后会造成阳极电流分布不均，电耗增加。另外，钢爪和磷生铁熔化到铝液中，将使铝液品位下降。

为解决这一问题，通常采取的措施是将阳极钢爪进行保护。其中一种较好的保护方式即给钢爪套上一个保护环，该保护环既能起到保护钢爪的作用，同时又可延长阳极使用周期，且不污染铝液。对阳极钢爪做好保护具有重要作用。首先，能有效减缓电解质对钢爪的冲刷和侵蚀，延长钢爪的使用寿命，这样可减少阳极组装车间工作量，降低生产成本；其次，减缓钢爪变细速率，进而降低因各爪头电流分布不均而造成化爪概率，并降低了阳极无功功耗，保障阳极运行状态正常。此外，对降低原铝中铁的含量，提高原铝品质意义重大。

阳极钢爪保护环生产方法生产的阳极钢爪保护环主要由碳素材料制成，但在电解铝生产过程中，碳素保护环在电解槽的高温环境下易粉化脱落，导致电解质对阳极钢爪的冲刷及腐蚀，从而削弱了碳素保护环对阳极钢爪的保护作用；粉化脱落的碳粒进入电解质形成碳渣，由于碳渣的电阻率不同于电解质的电阻率，从而引起电解质的电阻率增加，进而降低有效极距，增加原铝的二次反应，最终降低电流效率；由于碳素保护环中包含有石油焦和沥青，高温焙烧时会产生大量沥青烟和有毒气体，严重污染环境；碳素材料制成的保护环仅能使用一次，无法循环使用，成本较高。因此，迫切寻找一种在高温环境下不易脱落，不易对钢爪腐蚀，加强了其保护效果的阳极钢爪保护材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对传统碳素阳极钢爪保护材料在电解槽的高温环境下易粉化脱落，导致电解质对阳极钢爪的腐蚀，从而削弱了对阳极钢爪的保护作用的问题，提供了一种阳极钢爪保护材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种阳极钢爪保护材料，其特征在于：按重量份数计，包括20～25份改性填料、100～120份分散液、10～12份碱液。

所述的阳极钢爪保护材料的制备方法为：（1）向分散液中加入改性填料，加热后搅拌，搅拌后滴加碱液，滴加后保温搅拌，搅拌后趁热出料，得物料；（2）将物料过滤后得滤饼，按质量1:5将滤饼加入70～80℃水中，向水中通入二氧化碳气体，通气30～40min后过滤，得滤渣后放入烘箱中，在110～120℃下加热1～2h，加热后冷却至室温并出料，收集物料即可。

所述的改性填料的制备方法为：（1）称取稻壳，粉碎，过筛，得稻壳粉末，将稻壳粉末放入马弗炉中，升温至500～600℃，煅烧后收集煅烧物；（2）按质量比1:2，称取纳米铝粉和纳米石墨混合得纳米混合粉末，按质量比1:20，将纳米混合粉末加入去离子水中，超声分散后加入去离子水质量2～4倍煅烧物，搅拌后过滤，得纳米铝粉混合物，干燥，得干燥物；（3）按质量1:8将干燥物加入到质量分数5%盐酸中，混合后加热至80～90℃，保温搅拌后过滤得滤饼，干燥后粉碎，过120～140目筛，得改性填料。

所述的分散液的制备方法为：（1）按质量比2:1，分别称取夕线石和铝矾土加入破碎机中破碎，破碎后过筛，得混合粉末；（2）将混合粉末加入湿法球磨罐中，并向罐中加入加入混合粉末质量1.0～1.2倍无水乙醇，湿法球磨后出料，得浆料；（3）按质量比1:3将浆料和水混合，混合后加入浆料质量0.3～0.5%聚丙烯酸铵，在800～1000r/min转速下搅拌混合得分散液。

所述的碱液为质量分数5%氢氧化钠溶液、质量分数15%氨水和质量分数13%碳酸钠溶液中的一种。

本发明的有益效果：