[发明专利]电解铝预焙阳极钢爪陶瓷基涂层保护材料及其制备方法

权利要求书

1.一种电解铝预焙阳极钢爪陶瓷基涂层保护材料，其特征在于，由以下重量百分比的组分配制而成：

氧化铝基础材料：由Al₂O₃组成，占总质量的45%~50%；且氧化铝基础材料中，粒径D50介于1.5~4微米，单峰分布，D10为0.3~0.7微米，D90为6.5~8.4微米；

晶粒预活化材料：由氯化钠、氟化钠组成，占总质量的9%~13%；且晶粒预活化材料中，氯化钠与氟化钠的质量比为8:1~12:1；

钪稀土晶粒表面活化材料：由钪含量为0.4%~4%的含钪稀土矿组成，占总质量的0.8%~2%；

硅氧四面体结构材料：由活性硅土组成，占总质量的12%~21%；

水：16%~34%；

且上述保护材料的制备方法，具体通过如下步骤来实现：

（1）晶粒预活化材料的准备：按配方用量加入氯化钠和氟化钠，并将两者混合均匀；

（2）晶粒表面预活化氧化铝的制备：将氧化铝基础材料投入到球磨机中，启动球磨机，使用喷粉机将经过步骤（1）混合均匀的晶粒预活化材料按配方比例喷入球磨机中，喷粉结束后持续球磨16~20小时；且制得的晶粒表面预活化氧化铝的粒径D50介于1.5~2微米，单峰分布，D10为0.1~0.4微米，D90为2.8~3.4微米，单峰宽幅为预活化前宽幅的40%~60%；

（3）钪稀土晶粒表面活化材料的制备：以钪含量为0.4%~4%的含钪稀土矿为原料，先使用浸提液浸提得到提钪母液，其中浸提液的用量为含钪稀土矿用量的2-3倍；再以环烷酸一步萃取法分离富集得到环烷酸含钪萃取液，其中环烷酸用量为浸提液用量的50%-100%；

（4）晶粒表面活化氧化铝的制备：将步骤（2）制备得到的晶粒表面预活化氧化铝投入到球磨机中，启动球磨机；然后将步骤（3）得到的环烷酸含钪萃取液喷入球磨机中，喷洒结束后持续球磨48~96小时，制得未脱酸晶粒表面活化氧化铝；未脱酸晶粒表面活化氧化铝的粒径D50介于1.2~1.7微米，单峰分布，D10约为0.1~0.3微米，D90约为2.4~2.8微米，单峰宽幅约为预活化前宽幅的40%~50%；再将未脱酸晶粒表面活化氧化铝投入到旋窑中，控温240℃~280℃，平均停留时间为30~45分钟，脱酸烟气经碱洗塔吸收后排空，制得晶粒表面活化氧化铝；

（5）电解铝预焙阳极钢爪陶瓷基涂层保护材料的制备：将占总质量16%~34%的水加入低压搅拌反应釜中，开启搅拌，缓慢将活性硅土加入低压搅拌反应釜中，持续搅拌使其与水充分混合；然后将步骤（4）制备的晶粒表面活化氧化铝匀速加入低压搅拌反应釜中，控制加入时间为10~15分钟；封闭低压搅拌反应釜，逐渐升温至140℃~160℃，绝对压力为0.4 MPa~0.6MPa，完成反应；维持搅拌、温度及压力条件不变的情况下持续反应18~24h。

2.根据权利要求1所述的电解铝预焙阳极钢爪陶瓷基涂层保护材料的制备方法，其特征在于，上述步骤（2）、步骤（4）中，球磨机中的瓷球的级配以重量计为：80mm：50mm：30mm：20mm=1:1:1:1，且球磨机中瓷球的体积占比为20%、氧化铝基础材料的体积占比为20%。

3.根据权利要求1所述的电解铝预焙阳极钢爪陶瓷基涂层保护材料的制备方法，其特征在于，上述步骤（5）中搅拌转速为80rpm~120rpm。

4.根据权利要求1所述的电解铝预焙阳极钢爪陶瓷基涂层保护材料的制备方法，其特征在于，上述浸提液可选用3%~5%氯化铵溶液、5%~8%硫酸铵溶液、10%~25%氯化铵食盐溶液中的任意一种或任意两种按任意比例组合或三种按任意比例组合。