預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)明提供了一種預焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層，按重量百分比計，由以下組分構成：Al2O3粉10～70％；SiC粉5～20％；ZrO2粉1～10％；Al2O3晶型轉變催化劑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晶型轉變催化劑、石墨粉的粒度均小于25μm，所述Al2O3晶型轉變催化劑為BaF2、CaF2、NaCl、KCl、AlF3、NaF、MgCl2、Na2CO3、CaCO3中的至少一種。與相關技術相比，本發(fā)明有益效果在于，涂層與碳基體粘結性較強，抗氧化性能較高，原鋁質量較好，進而減小了碳消耗，降低了CO2排放量。
【專利說明】預焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層及其涂覆方法 【【技術領域】】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁電解【技術領域】，尤其涉及一種用于提高預焙陽極抗氧化性能的預焙 陽極抗氧化性陶瓷基涂層及其涂覆方法。 【【背景技術】】
[0002] 目前主要應用Hall-Heroult熔鹽電解法來生產(chǎn)原鋁。在生產(chǎn)過程中，預焙陽極參 與電化學反應并不斷被消耗，且根據(jù)反應式2AL 203+3C = 4AL+3C02可以計算出理論上生產(chǎn) It金屬鋁的碳消耗量為334kg。但實際上，生產(chǎn)It金屬鋁的碳消耗量高達430kg。造成這 種現(xiàn)象的主要原因在于，預焙陽極的工作環(huán)境為高溫鋁電解槽，預焙陽極在電解槽中的溫 度高達450°C?900°C，在此高溫環(huán)境下，預焙陽極與空氣接觸的部分會發(fā)生氧化反應并生 成C0 2，氧化反應造成大量的陽極并未參與電化學反應就被額外消耗掉，也就導致了預焙陽 極的實際消耗量遠遠大于理論消耗量，與此同時，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，保護環(huán)境，比較經(jīng)濟有效的方式是在預焙陽極表面 涂覆抗氧化性的涂層。
[0003] 相關技術的預焙陽極抗氧化性涂層的主要成分為5?60份以固含量計的氧化鋁 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，導致涂層失去對預焙陽極的保護作用。
[0004] 相關技術的預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 將大量變價的磷元素和硅元素引入了電解質，污染了鋁液，導致鋁液中雜質增多，降低了原 錯的質量。
[0005] 相關技術的預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 應的物質，在電解槽的高溫環(huán)境下，該類物質與電解煙氣中的HF強烈反應，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，相關技術的預焙陽極抗氧化性涂層存在涂層與碳基體粘結性較弱，原鋁質 量較差，抗氧化性能較低的不足。
[0007] 因此，實有必要提供一種新的預焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層及其涂覆方法來克服 上述技術問題。 【
【發(fā)明內容】
】
[0008] 本發(fā)明需要解決的技術問題是提供一種涂層與碳基體粘結性較強，抗氧化性能較 高，原鋁質量較好的預焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層。
[0009] 本發(fā)明一種預焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層，按重量百分比計，由以下組分構成： AL203粉10?70% ;SiC粉5?20% ;Zr02粉1?10% ;AL203晶型轉變催化劑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 型轉變催化劑、石墨粉的粒度均小于25 μ m，所述AL203晶型轉變催化劑為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晶型轉變催化劑、石墨粉、高含氫硅油膠 黏劑分別按所述比例調配，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小時后，制得所述 預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焙陽極的表面。
[0013] 與相關技術相比，本發(fā)明的有益效果在于，涂層與碳基體粘結性較強，抗氧化性能 較高，原鋁質量較好，進而減小了碳消耗，降低了 co2排放量。 【【具體實施方式】】
[0014] 下面結合實施方式對本發(fā)明作進一步說明。
[0015] 在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種預焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層，按重量 百分比計，由以下組分構成：AL 203粉10?70% ;SiC粉5?20% ;Zr02粉1?10% ;AL203 晶型轉變催化劑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晶型轉變催化劑、石墨粉的粒度均小于25 μ m，所述AL203晶型轉 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)明該預焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層在電解槽內的高溫環(huán)境下，涂層中的AL20 3 在AL203晶型轉變催化劑的作用下迅速硬化，并與SiC、Zr02燒結陶瓷化，高含氫硅油膠黏劑 與石墨粉及預焙陽極的碳素反應生成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，有效隔絕預焙陽極與空氣的接觸，且該涂層在使用過程中與預焙陽極的 炭基體緊密結合，不易開裂脫落，與預焙陽極的炭基體粘結性較強，有效保護了預焙陽極； 該涂層未引入變價的磷元素及硅元素，對鋁液的污染少，鋁液中雜質含量較低，原鋁質量較 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)生強烈反應的物質， 抗氧化性能較強。
[0017] 該預焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層的性能指標如下表所示：
【權利要求】
1. 一種預焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層，其特征在于，按重量百分比計，由以下組分構 成： AL20?粉 10~70%; SiC 粉 5-20%; ZrOrjj^ 1~10%; AL203晶型轉變催化劑 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晶型轉變催化劑、石墨粉的粒度均小于25 μ m， 所述 AL203 晶型轉變催化劑為 BaF2、CaF2、NaCl、KC1、A1F3、NaF、MgCl 2、Na2C03、CaC03 中的至 少一種。
2. -種如權利要求1所述的預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晶型轉變催化劑、石墨粉、高含氫硅油膠 黏劑分別按所述比例調配，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小時后，制得所述預焙陽極抗氧化性陶瓷基涂層。
3. 根據(jù)權利要求2所述的預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焙陽極的表面。
4. 根據(jù)權利要求2所述的預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焙陽極的表面。
【文檔編號】C25C3/12GK104120454SQ201410308717
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權日:2014年7月1日
【發(fā)明者】胡國靜, 劉宇, 洪波 申請人:湖南創(chuàng)元鋁業(yè)有限公司