預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層及其涂覆方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層，按重量百分比計(jì)，由以下組分構(gòu)成：Al2O3粉10～70％；SiC粉5～20％；ZrO2粉1～10％；Al2O3晶型轉(zhuǎn)變催化劑1～10％；石墨粉1～5％；高含氫硅油膠黏劑22～60％，其中，所述Al2O3粉、SiC粉、ZrO2粉、Al2O3晶型轉(zhuǎn)變催化劑、石墨粉的粒度均小于25μm，所述Al2O3晶型轉(zhuǎn)變催化劑為BaF2、CaF2、NaCl、KCl、AlF3、NaF、MgCl2、Na2CO3、CaCO3中的至少一種。與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于，涂層與碳基體粘結(jié)性較強(qiáng)，抗氧化性能較高，原鋁質(zhì)量較好，進(jìn)而減小了碳消耗，降低了CO2排放量。
【專利說明】預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層及其涂覆方法 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁電解【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于提高預(yù)焙陽極抗氧化性能的預(yù)焙 陽極抗氧化性陶瓷基涂層及其涂覆方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 目前主要應(yīng)用Hall-Heroult熔鹽電解法來生產(chǎn)原鋁。在生產(chǎn)過程中，預(yù)焙陽極參 與電化學(xué)反應(yīng)并不斷被消耗，且根據(jù)反應(yīng)式2AL 203+3C = 4AL+3C02可以計(jì)算出理論上生產(chǎn) It金屬鋁的碳消耗量為334kg。但實(shí)際上，生產(chǎn)It金屬鋁的碳消耗量高達(dá)430kg。造成這 種現(xiàn)象的主要原因在于，預(yù)焙陽極的工作環(huán)境為高溫鋁電解槽，預(yù)焙陽極在電解槽中的溫 度高達(dá)450°C?900°C，在此高溫環(huán)境下，預(yù)焙陽極與空氣接觸的部分會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)并生 成C0 2，氧化反應(yīng)造成大量的陽極并未參與電化學(xué)反應(yīng)就被額外消耗掉，也就導(dǎo)致了預(yù)焙陽 極的實(shí)際消耗量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論消耗量，與此同時(shí)，C0 2的排放量也隨之增加。為了減小碳消 耗，降低C02排放量，節(jié)約原鋁生產(chǎn)成本，保護(hù)環(huán)境，比較經(jīng)濟(jì)有效的方式是在預(yù)焙陽極表面 涂覆抗氧化性的涂層。
[0003] 相關(guān)技術(shù)的預(yù)焙陽極抗氧化性涂層的主要成分為5?60份以固含量計(jì)的氧化鋁 溶膠，粒徑小于165 μ m的AL203粉末16?35份，粒徑小于165 μ m的氧化硼粉末1?3份。 該抗氧化性涂層由于涂層與預(yù)焙陽極的碳基體的熱膨脹系數(shù)不匹配，高溫下涂層易開裂脫 落，導(dǎo)致涂層失去對(duì)預(yù)焙陽極的保護(hù)作用。
[0004] 相關(guān)技術(shù)的預(yù)焙陽極抗氧化性涂層的主要成分為硼砂或硼酸35?40%，高嶺土 10?15%，工業(yè)磷酸30?35%，工業(yè)硫酸鋁0?5%，水10?15%。該抗氧化性涂層由于 將大量變價(jià)的磷元素和硅元素引入了電解質(zhì)，污染了鋁液，導(dǎo)致鋁液中雜質(zhì)增多，降低了原 錯(cuò)的質(zhì)量。
[0005] 相關(guān)技術(shù)的預(yù)焙陽極抗氧化性涂層的的主要成分引入了如氧化硅一類能與HF反 應(yīng)的物質(zhì)，在電解槽的高溫環(huán)境下，該類物質(zhì)與電解煙氣中的HF強(qiáng)烈反應(yīng)，降低了該涂層 的穩(wěn)定性，削弱了該抗氧化性涂層的抗氧化性能。
[0006] 從而，相關(guān)技術(shù)的預(yù)焙陽極抗氧化性涂層存在涂層與碳基體粘結(jié)性較弱，原鋁質(zhì) 量較差，抗氧化性能較低的不足。
[0007] 因此，實(shí)有必要提供一種新的預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層及其涂覆方法來克服 上述技術(shù)問題。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0008] 本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種涂層與碳基體粘結(jié)性較強(qiáng)，抗氧化性能較 高，原鋁質(zhì)量較好的預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層。
[0009] 本發(fā)明一種預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層，按重量百分比計(jì)，由以下組分構(gòu)成： AL203粉10?70% ;SiC粉5?20% ;Zr02粉1?10% ;AL203晶型轉(zhuǎn)變催化劑1?10% ;石 墨粉1?5% ;高含氫硅油膠黏劑22?60%，其中，所述AL203粉、SiC粉、Zr02粉、AL 203晶 型轉(zhuǎn)變催化劑、石墨粉的粒度均小于25 μ m，所述AL203晶型轉(zhuǎn)變催化劑為BaF2、CaF2、NaCl、 KC1、A1F3、NaF、MgCl2、Na2C03、CaC0 3 中的至少一種。
[0010] 本發(fā)明還提供一種預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層的涂覆方法，該方法包括如下步 驟：步驟一，將所述AL203粉、SiC粉、Zr02粉、AL20 3晶型轉(zhuǎn)變催化劑、石墨粉、高含氫硅油膠 黏劑分別按所述比例調(diào)配，混合并攪拌均勻后形成漿料；步驟二，將所述漿料均勻涂覆于所 述預(yù)焙陽極的表面，涂覆的厚度為〇. 3?0. 5mm ;步驟三，常溫下干燥12小時(shí)后，制得所述 預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟二中的所述漿料通過毛刷涂覆于所述預(yù)焙陽極的表面。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟二中的所述漿料通過噴涂涂覆于所述預(yù)焙陽極的表面。
[0013] 與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，涂層與碳基體粘結(jié)性較強(qiáng)，抗氧化性能 較高，原鋁質(zhì)量較好，進(jìn)而減小了碳消耗，降低了 co2排放量。 【【具體實(shí)施方式】】
[0014] 下面結(jié)合實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015] 在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層，按重量 百分比計(jì)，由以下組分構(gòu)成：AL 203粉10?70% ;SiC粉5?20% ;Zr02粉1?10% ;AL203 晶型轉(zhuǎn)變催化劑1?10%;石墨粉1?5%;高含氫硅油膠黏劑22?60%，其中，所述AL203 粉、SiC粉、Zr02粉、AL203晶型轉(zhuǎn)變催化劑、石墨粉的粒度均小于25 μ m，所述AL203晶型轉(zhuǎn) 變催化劑為 BaF2、CaF2、NaCl、KC1、A1F3、NaF、MgCl 2、Na2C03、CaC03 中的至少一種。
[0016] 本發(fā)明該預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層在電解槽內(nèi)的高溫環(huán)境下，涂層中的AL20 3 在AL203晶型轉(zhuǎn)變催化劑的作用下迅速硬化，并與SiC、Zr02燒結(jié)陶瓷化，高含氫硅油膠黏劑 與石墨粉及預(yù)焙陽極的碳素反應(yīng)生成SiC晶須，SiC晶須能填充涂層中殘留的少量微孔，提 高涂層的致密性，有效隔絕預(yù)焙陽極與空氣的接觸，且該涂層在使用過程中與預(yù)焙陽極的 炭基體緊密結(jié)合，不易開裂脫落，與預(yù)焙陽極的炭基體粘結(jié)性較強(qiáng)，有效保護(hù)了預(yù)焙陽極； 該涂層未引入變價(jià)的磷元素及硅元素，對(duì)鋁液的污染少，鋁液中雜質(zhì)含量較低，原鋁質(zhì)量較 好；該涂層未引入如氧化硅一類能與電解煙氣中的HF在高溫環(huán)境中產(chǎn)生強(qiáng)烈反應(yīng)的物質(zhì)， 抗氧化性能較強(qiáng)。
[0017] 該預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層的性能指標(biāo)如下表所示：
【權(quán)利要求】
1. 一種預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層，其特征在于，按重量百分比計(jì)，由以下組分構(gòu) 成： AL20?粉 10~70%; SiC 粉 5-20%; ZrOrjj^ 1~10%; AL203晶型轉(zhuǎn)變催化劑 1 ~ 10%; 石墨粉 1~5%; 高含氫硅油膠黏劑 22 ~ 60%, 其中，所述AL203粉、SiC粉、Zr02粉、AL20 3晶型轉(zhuǎn)變催化劑、石墨粉的粒度均小于25 μ m， 所述 AL203 晶型轉(zhuǎn)變催化劑為 BaF2、CaF2、NaCl、KC1、A1F3、NaF、MgCl 2、Na2C03、CaC03 中的至 少一種。
2. -種如權(quán)利要求1所述的預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層的涂覆方法，其特征在于， 該方法包括如下步驟： 步驟一，將所述AL203粉、SiC粉、Zr02粉、AL20 3晶型轉(zhuǎn)變催化劑、石墨粉、高含氫硅油膠 黏劑分別按所述比例調(diào)配，混合并攪拌均勻后形成漿料； 步驟二，將所述漿料均勻涂覆于所述預(yù)焙陽極的表面，涂覆的厚度為〇. 3?0. 5mm ; 步驟三，常溫下干燥12小時(shí)后，制得所述預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層的涂覆方法，其特征在于：所 述步驟二中的所述漿料通過毛刷涂覆于所述預(yù)焙陽極的表面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層的涂覆方法，其特征在于：所 述步驟二中的所述漿料通過噴涂涂覆于所述預(yù)焙陽極的表面。
【文檔編號(hào)】C25C3/12GK104120454SQ201410308717
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】胡國靜, 劉宇, 洪波 申請(qǐng)人:湖南創(chuàng)元鋁業(yè)有限公司