專利名稱：鋁電解槽用復(fù)合泥漿及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高溫耐火材料領(lǐng)域，特別涉及的是一種作為內(nèi)襯材料，能提高鋁電解槽使用壽命、降低能耗的鋁電解槽用復(fù)合泥漿及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋁電解槽使用壽命是由許多因素決定的，特別是其側(cè)壁內(nèi)襯材料的性能優(yōu)劣是其中一個(gè)重要因素，它們必須能抗鋁電解質(zhì)化學(xué)侵蝕、物理腐蝕及空氣氧化，具備所有這些性能的同時(shí)還須具有足夠的熱量傳遞能力，進(jìn)而在側(cè)壁上建立一層凝固的電解質(zhì)保護(hù)伸腿。在鋁電解廠中，搗固炭糊、無(wú)定形炭塊、石墨炭塊、無(wú)煙煤炭塊是最常用的側(cè)壁內(nèi)襯材料。這些材料致命的弱點(diǎn)就是不耐空氣氧化。從上世紀(jì)六十年代以來，鋁業(yè)界人士一直在尋求一種能代替炭質(zhì)材料的側(cè)壁材料及其制備方法。氮化硅結(jié)合的碳化硅材料現(xiàn)已成鋁電解槽的最新側(cè)壁材料，在全球幾十家電解鋁廠中已成功應(yīng)用了30多年，我國(guó)也已成功應(yīng)用了十幾年，對(duì)于提高鋁電解槽使用壽命，降低能耗，提高生產(chǎn)率方面發(fā)揮了重要作用。但是，由于氮化硅結(jié)合碳化硅制品原材料因素和制造工藝的特殊性決定了它比較高的價(jià)格，(一般是炭塊制品價(jià)格的4-5倍)，在一定程度上又制約了該制品在鋁電解行業(yè)的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)氮化硅結(jié)合的碳化硅磚及側(cè)部炭塊都具有良好的浸潤(rùn)性，能較好地堵塞其接縫，粘結(jié)牢固，熱震性能好，耐空氣氧化的鋁電解槽用復(fù)合泥漿(即sic-c復(fù)合泥漿)及其制備方法。
本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的選擇滿足上述目的性能優(yōu)異的側(cè)壁內(nèi)襯材料，必須擁有一些特殊的性質(zhì)，而碳化硅系列材料具備許多炭質(zhì)材料無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因而成為這些材料中的首選的主要材料上述鋁電解槽用的復(fù)合泥漿是由以下按重量百分比的原料配制而成的原材料 條件 有效范圍 最佳范圍(1)、粉料原料為①sic1#料90-180目 20～40％ 20～30％②sic2#料180-0目 40～60％ 50～60％
③天然鱗片石墨 -195#3～5％ 3～5％④工業(yè)硅粉 200目3～5％ 3～5％⑤粘土細(xì)粉 ＜150目 5～15％ 10～15％(2)、粘合劑溶液是由下述原料制成的①耐火材料專用酚醛樹脂60～75％ 65～70％②工業(yè)酒精25～40％ 30～35％(3)、固化劑溶液配比酚醛樹脂專用固化劑∶工業(yè)酒精＝1∶2上述鋁電解槽用的復(fù)合泥漿的制備方法為①粉料制作按照上述粉料配比，將sic1#料、sic2#料、天然鱗片石墨、工業(yè)硅粉、粘土細(xì)粉分別稱量后，倒入混砂機(jī)中混勻成粉料，裝袋備用；②粘合劑溶液制作按照粘合劑溶液配比，稱出耐火材料專用酚醛樹脂、工業(yè)酒精，全部注入不漏水的溶器內(nèi)攪勻，裝入密閉塑料桶中，作為粘合劑溶液備用；③固化劑溶液制作按照固化劑溶液配比，酚醛樹脂專用固化劑∶工業(yè)酒精＝1∶2的量注入密閉容器內(nèi)攪勻裝桶，作為固化劑溶液備用；④將粘合劑溶液與固化劑溶液按照8∶1的比例混勻?yàn)閺?fù)合溶液，然后準(zhǔn)確稱量好碳化硅粉劑，加入復(fù)合溶液，用泥漿攪拌機(jī)或人工攪拌均勻即可投入使用。復(fù)合泥漿的加入量占粉劑重量的38-45％，即成為本發(fā)明鋁電解槽用的復(fù)合泥漿。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)很明顯此復(fù)合泥漿粘結(jié)強(qiáng)度大，抗氧化，抗電解質(zhì)侵蝕性能強(qiáng)，導(dǎo)熱性能好，能夠較好地抵抗鋁電解質(zhì)的侵蝕和空氣氧化；能在常溫固化，容易施工，提高了電解槽使用壽命，降低能耗，提高生產(chǎn)率；已在多家電解鋁廠試用，獲得滿意效果；檢測(cè)結(jié)果表明，此粘結(jié)強(qiáng)度要高于炭塊斷裂強(qiáng)度，保證電解鋁槽在搗固炭糊時(shí)，粘結(jié)縫不開裂，而比較例在施工過程中粘接縫會(huì)有斷裂和開裂趨勢(shì)，增大了空隙，從而加大了和氧氣、電解質(zhì)的接觸機(jī)會(huì)，從而降低了抗空氣氧化性能和抗電解質(zhì)的侵蝕性能。復(fù)合粘結(jié)技術(shù)既滿足了氮化硅結(jié)合碳化硅制品作為側(cè)壁材料顯示出的優(yōu)良性能，又不至于過多提高鋁電解槽的制造費(fèi)用，其優(yōu)良的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)得到了國(guó)際國(guó)內(nèi)鋁電解研究專家和鋁電解行業(yè)人士的廣泛關(guān)注，實(shí)用證明了綜合效益顯著。


圖1為本發(fā)明鋁電解槽側(cè)壁內(nèi)、外大面粘結(jié)實(shí)施例1剖面示意2為本發(fā)明鋁電解槽側(cè)壁上、下面粘結(jié)實(shí)施例2剖面示意中，1是側(cè)壁炭塊，2是復(fù)合泥漿(即sic-c復(fù)合泥漿)，3是氮化硅結(jié)合碳化硅板，4是炭糊，5是爐底炭塊，6是澆注料，7是防滲料，8是保溫磚，9是硅鈣板，10是槽殼。
具體實(shí)施例方式
由圖1可以看出氮化硅結(jié)合碳化硅板3與側(cè)壁炭塊1之間大面之間的粘接方式槽殼10是鋁電解槽的外殼，槽殼10內(nèi)腔中從最底層硅鈣板9向上逐層鋪設(shè)保溫磚8、干式防滲料7及爐底炭塊6，但爐底炭塊5較小，其外端又貼設(shè)搗固炭糊4及澆注料6其外壁才貼槽殼10的內(nèi)壁；澆注料6上壁并排豎向設(shè)氮化硅結(jié)合碳化硅板3及側(cè)壁炭塊1，側(cè)壁炭塊1外壁才貼緊槽殼10的內(nèi)壁；搗固炭糊4的兩側(cè)壁卡接在爐底炭塊6外端、澆注料5內(nèi)端、氮化硅結(jié)合碳化硅板3的內(nèi)壁三者之間；側(cè)壁炭塊1與氮化硅結(jié)合碳化硅板3之間接縫中即為本發(fā)明鋁電解槽用復(fù)合泥漿2。
施工中可以先將側(cè)壁炭塊1放在施工板上，在其結(jié)合表面上均勻的涂上電解槽用復(fù)合泥漿2，然后在復(fù)合泥漿2的上面粘蓋上氮化硅結(jié)合碳化硅板3，干燥后成整體的預(yù)制板，再將整體預(yù)制板豎立放至槽殼10內(nèi)側(cè)的澆注料6上；另一個(gè)方法是按圖1組裝好后，在側(cè)壁炭塊1與氮化硅結(jié)合碳化硅板3之縫隙間注入復(fù)合泥漿2涼干即可；側(cè)壁炭塊1外側(cè)與槽殼10內(nèi)側(cè)連接縫中也應(yīng)澆注復(fù)合泥漿2。
由圖2可以看出電解槽的結(jié)構(gòu)唯一不同之處是側(cè)壁炭塊1與氮化硅結(jié)合碳化硅板3之間連接是上下連接，是小面粘結(jié)，必須先將側(cè)壁炭塊1與氮化硅結(jié)合碳化硅板3之間用復(fù)合泥漿2粘結(jié)干燥后再放入搗固炭糊4與槽殼10之間的澆注料6上表面；在側(cè)壁炭塊1和氮化硅結(jié)合碳化硅板3與槽殼10之間的接縫中澆注復(fù)合泥漿2。
實(shí)施例一(1)粉料配比①sic1#料90-180目 21％②sic2#料180-0目60％③鱗片石墨 -195#4％④工業(yè)硅粉 200目5％⑤粘土細(xì)粉 ＜150目 10％(2)粘合劑溶液配比①耐火材料專用酚醛樹脂 75％②工業(yè)酒精 25％(3)固化劑溶液配比酚醛樹脂專用固化劑∶工業(yè)酒精＝1∶2實(shí)施例二(1)粉料配比①sic1#料 90-180目 28％②sic2#料 180-0目 50％③鱗片石墨 -195#3％④工業(yè)硅粉 200目 4％⑤粘土細(xì)粉 ＜150目 15％(2)粘合劑溶液配比①耐火材料專用酚醛樹脂 70％②工業(yè)酒精 30％(3)固化劑溶液配比酚醛樹脂專用固化劑∶工業(yè)酒精＝1∶2實(shí)施例三(1)粉料配比①sic1#料 90-180目 30％②sic2#料 180-0目 50％③鱗片石墨 -195#5％④工業(yè)硅粉 200目 3％⑤粘土細(xì)粉 ＜150目12％(2)粘合劑溶液配比①耐火材料專用酚醛樹脂 65％②工業(yè)酒精 35％(3)固化劑溶液配比酚醛樹脂專用固化劑∶工業(yè)酒精＝1∶2以上述實(shí)施例三作為制作方法的實(shí)施例①粉料制作稱出sic1#料30公斤、sic2#料50公斤、石墨5公斤、工業(yè)硅粉3公斤、粘土細(xì)粉12公斤，將物料倒入混砂機(jī)中混勻，裝入帶塑料內(nèi)襯的編織袋中作為備粉劑；②粘合劑溶液配制耐火材料專用酚醛樹脂65公斤、工業(yè)酒精35公斤在容器中混勻備用；
③固化劑溶液制作按照固化劑溶液配比，酚醛樹脂的專用固化劑∶工業(yè)酒精＝1∶2的量注入密閉容器內(nèi)攪勻裝桶，作為固化劑溶液備用；④將粘合劑溶液與固化劑溶液按照8∶1的比例混勻?yàn)閺?fù)合溶液，然后準(zhǔn)確稱量好碳化硅粉劑，加入42公斤復(fù)合溶液，用泥漿攪拌機(jī)或人工攪拌均勻即可投入使用。復(fù)合溶液的加入量占粉劑重量的38-45％，即成為本發(fā)明鋁電解槽用的復(fù)合泥漿。
粘合劑溶液為耐火材料專用酚醛樹脂和工業(yè)酒精二部分的混合體，固化劑或其溶液?jiǎn)为?dú)包裝，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)隨調(diào)隨用。
本案例常溫即可固化，48小時(shí)后就可達(dá)到足夠的強(qiáng)度，濕度越高固化強(qiáng)度越大；在烘槽時(shí)，強(qiáng)度提升尤為明顯。
檢測(cè)結(jié)果及效果粘結(jié)強(qiáng)度指標(biāo)25℃×48h5.2Mpa110℃×3h11.4Mpa1、本發(fā)明的實(shí)施例和比較例的對(duì)比結(jié)果及說明 從上表可以看出，本發(fā)明的粘結(jié)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于比較例的粘結(jié)強(qiáng)度，發(fā)明例的實(shí)測(cè)結(jié)果洛耐院檢測(cè)大于11.4Mpa，F(xiàn)edmet公司檢測(cè)結(jié)果為1883Ibs/m2，檢測(cè)結(jié)果表明，此粘結(jié)強(qiáng)度要高于炭塊斷裂強(qiáng)度，保證電解鋁槽在搗固炭糊時(shí)，粘結(jié)縫不開裂，而比較例在施工過程中粘接縫會(huì)有斷裂和開裂趨勢(shì)，增大了空隙，從而加大了和氧氣、電解質(zhì)的接觸機(jī)會(huì)，從而降低了抗空氣氧化性能和抗電解質(zhì)的侵蝕性能。
權(quán)利要求
1.一種鋁電解槽用復(fù)合泥漿，其特征在于復(fù)合泥漿是由下述原料按重量百分比制成的(1)粉料原料①sic1#料90-180目20～40％②sic2#料180-0目 40～60％③天然鱗片石墨-195#3～5％④工業(yè)硅粉200目 3～5％⑤粘土細(xì)粉＜150目 5～15％(2)粘合劑溶液原料①耐火材料專用酚醛樹脂 60～75％②工業(yè)酒精 25～40％(3)固化劑溶液配比酚醛樹脂專用固化劑∶工業(yè)酒精＝1∶2
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解槽用質(zhì)復(fù)合泥漿，其特征在于復(fù)合泥漿是由下述原料按重量百分比制成的(1)粉料原料①sic1#料90-180目20～30％②sic2#料180-0目 50～60％③天然鱗片石墨-195#3～5％④工業(yè)硅粉200目 3～5％⑤粘土細(xì)粉＜150目 10～15％(2)粘合劑溶液原料①耐火材料專用酚醛樹脂 60～75％②工業(yè)酒精 25～40％(3)固化劑溶液配比酚醛樹脂專用固化劑∶工業(yè)酒精＝1∶2
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解槽用復(fù)合泥漿，其特征在于復(fù)合泥漿是由下述原料按重量百分比制成的(1)粉料配比①sic1#料90-180目30％②sic2#料180-0目 50％③鱗片石墨-195#5％④工業(yè)硅粉200目3％⑤粘土細(xì)粉＜150目 12％(2)粘合劑溶液配比①耐火材料專用酚醛樹脂 65％②工業(yè)酒精35％(3)固化劑溶液配比酚醛樹脂專用固化劑∶工業(yè)酒精＝1∶2
4.一種權(quán)利要求1所述的鋁電解槽用復(fù)合泥漿的制備方法是①粉料制作稱出sic1#料30公斤、sic2#料50公斤、石墨5公斤、業(yè)硅粉3公斤、粘土細(xì)粉12公斤，將物料倒入混砂機(jī)中混勻，裝入帶塑料內(nèi)襯的編織袋中作為備用粉劑；②粘合劑溶液配制耐火材料專用酚醛樹脂65公斤、工業(yè)酒精35公斤在容器中混勻備用；③固化劑溶液制作按照固化劑溶液配比，酚醛樹脂專用固化劑∶工業(yè)酒精＝1∶2的量注入密閉容器內(nèi)攪勻裝桶，作為固化劑溶液備用；④將粘合劑溶液與固化劑溶液按照8∶1的比例混勻?yàn)閺?fù)合溶液，然后準(zhǔn)確稱量好碳化硅粉劑，加入42公斤復(fù)合溶液，用泥漿攪拌機(jī)或人工攪拌均勻即可投入使用；復(fù)合泥漿的加入量占粉劑重量的38-45％，即成為本發(fā)明鋁電解槽用的復(fù)合泥漿。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋁電解槽用復(fù)合泥漿的制備方法是粘合劑溶液為耐火材料專用酚醛樹脂和工業(yè)酒精二部分的混合體，固化劑或其溶液?jiǎn)为?dú)包裝，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)隨調(diào)隨用。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋁電解槽用復(fù)合泥漿的制備方法是本案例常溫即可固化，48小時(shí)后就可達(dá)到足夠的強(qiáng)度，濕度越高固化強(qiáng)度越大；在烘槽時(shí)，強(qiáng)度提升尤為明顯。
全文摘要
本發(fā)明鋁電解槽用的復(fù)合泥漿是由粉料sic文檔編號(hào)C25C3/00GK1762902SQ20051004458
公開日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月12日
發(fā)明者李玉懷, 郭法軍, 林月珍, 劉良永, 賈憲忠, 付汝巖, 任慶祥 申請(qǐng)人:山東八三特種耐火材料廠