[發(fā)明專利]一種防止鋁電解槽陰極氧化和漏鋁的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910013565.2
• 申請日: 2009-08-31
• 公開（公告）號: CN101643914A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮乃祥;王耀武;彭建平;狄躍忠;王紫千
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: C25C3/06
• 分類號: C25C3/06
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 李在川

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁電解槽技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種防止鋁電解槽陰極氧化和漏鋁的方法。

背景技術(shù)

目前，工業(yè)上的純鋁都是采用冰晶石-氧化鋁熔鹽電解的方法生產(chǎn)的，其專用設(shè)備為內(nèi)襯有碳質(zhì)材料的電解槽，碳質(zhì)內(nèi)襯與鋼制槽殼之間為耐火材料和保溫材料。電解槽的底部內(nèi)襯為其底部安裝有導(dǎo)電鋼棒的碳塊，此碳塊稱為電解槽的陰極碳塊。陰極碳塊與陰極碳塊之間用炭素糊搗固連接，炭素糊搗固在電解槽內(nèi)后，成為搗固糊；諸多的陰極碳塊和它們之間搗固糊組成電解槽的底部碳陰極。電解槽的側(cè)部一般也由炭素材料制成的塊構(gòu)成，有的也用氮化硅結(jié)合的碳化硅磚構(gòu)成，側(cè)部碳塊與底部的陰極碳塊組成的陰極之間通常用炭素糊搗固成的斜坡式搗固糊。

電解槽內(nèi)襯砌筑好之后，需要對電解槽內(nèi)襯進(jìn)行預(yù)熱焙燒，預(yù)熱焙燒的目的主要是驅(qū)除電解槽內(nèi)襯中的水份，并使電解槽內(nèi)襯達(dá)到一定的溫度才能對電解槽進(jìn)行啟動。目前，電解槽內(nèi)襯的焙燒方法有幾種：一種是鋁水焙燒，一種是焦粒焙燒，另一種是火焰焙燒，其中火焰焙燒是一種先進(jìn)的焙燒方法。在各種焙燒方法中，陰極碳塊與陰極碳塊之間的搗固糊，和鋁電解槽側(cè)部碳塊和陰極碳塊之間的搗固糊，會隨著焙燒過程中溫度的升高，搗固糊中瀝青因分解而收縮，因此，這些搗固糊在焙燒過程中會產(chǎn)生裂縫；同時側(cè)部搗固糊與底部陰極碳塊之間產(chǎn)生裂縫是不可避免的，當(dāng)電解槽啟動后或在正常生產(chǎn)過程中陰極的鋁液可以通過這些裂縫滲漏入陰極碳塊的底部，并熔化陰極鋼棒，這是導(dǎo)致電解槽早期破損的根本原因。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的搗固糊在焙燒時產(chǎn)生裂紋以及陰極容易氧化影響生產(chǎn)的問題，本發(fā)明提供一種防止鋁電解槽陰極氧化和漏鋁的方法。

本發(fā)明的方法按以下步驟進(jìn)行：

1、將氧化鋁與鎂砂混合，獲得主電解質(zhì)，主電解質(zhì)中氧化鋁的重量百分比為0～100％，鎂砂的重量百分比為0～100％。

將冰晶石與氟化鈣混合，獲得副電解質(zhì)，副電解質(zhì)中冰晶石的重量百分比為0～100％，氟化鈣的重量百分比為0～100％。

將主電解質(zhì)與副電解質(zhì)混合，混合比例按重量比為主電解質(zhì)∶副電解質(zhì)＝1∶0.025～0.3，獲得電解質(zhì)混合物。

2、在電解質(zhì)混合物中加入粘結(jié)劑并混合均勻，粘結(jié)劑加入量按重量百分比占電解質(zhì)混合物的3～15％，獲得保護(hù)劑。

3、在鋁電解槽焙燒前，將保護(hù)劑鋪設(shè)在鋁電解槽內(nèi)襯上的兩個相鄰陰極碳塊之間的搗固糊表面上、鋁電解槽側(cè)部碳塊和陰極碳塊之間的斜坡式搗固糊表面上、以及相鄰兩排陽極之間的空隙正對的陰極碳塊表面上，然后通過物理方法搗打至保護(hù)劑固定在搗固糊或陰極表面，形成保護(hù)劑層，保護(hù)劑層的厚度為2～5cm。

上述的粘結(jié)劑為鋁酸鈉溶液、硫酸鋁溶液或亞硫酸紙漿廢液，其中鋁酸鈉溶液中氫氧化鈉濃度為100～300g/L，氫氧化鋁的濃度為20～300g/L；硫酸鋁溶液的重量濃度為5～30％；亞硫酸紙漿廢液為造紙廠排放的紙漿廢液，或由粉狀亞硫酸紙漿干粉配成的溶液，溶液中亞硫酸紙漿干粉的重量濃度為5～20％。

上述的氧化鋁、鎂砂、冰晶石和氟化鈣為粉末狀，粒度為40目以下。

采用上述保護(hù)劑進(jìn)行覆蓋后，當(dāng)電解槽進(jìn)行焙燒產(chǎn)生裂縫時，保護(hù)劑能夠滲入到搗固糊中，避免了鋁液進(jìn)入搗固糊裂縫內(nèi)并進(jìn)一步滲透到陰極碳塊底部熔化陰極鋼棒，同時在焙燒過程中，鋁電解槽側(cè)部碳塊和陰極碳塊之間的搗固糊，以及陽極之間空隙正對的陰極表面不會被空氣氧化。本發(fā)明的方法簡單，效果顯著。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的保護(hù)劑覆蓋在鋁電解槽內(nèi)襯上的相鄰兩個陰極碳塊之間的搗固糊表面時的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；其中a為電解槽結(jié)構(gòu)中搗固糊表面低于陰極表面時，保護(hù)劑的使用方式，b為電解槽結(jié)構(gòu)中搗固糊表面與陰極表面等高時，保護(hù)劑的使用方式；

圖2為本發(fā)明的保護(hù)劑覆蓋在鋁電解槽側(cè)部碳塊和陰極碳塊之間的搗固糊表面時的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的保護(hù)劑覆蓋在相鄰兩排陽極之間的空隙正對的陰極表面時的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中1、陰極碳塊，2、相鄰兩個陰極碳塊之間的搗固糊，3、搗固糊表面的保護(hù)劑，4、電解槽外殼，5、側(cè)部碳塊，6、側(cè)部搗固糊，7、耐火混凝土，8、陰極鋼棒，9、陽極，10、槽底耐火材料，11、側(cè)部固糊上的保護(hù)劑，12、相鄰兩個陽極之間空隙正對的陰極表面的保護(hù)劑，13、搗固糊表面的保護(hù)劑。

具體實施方式

本發(fā)明的方法適用于各種類型的鋁電解槽，以下為本發(fā)明優(yōu)選實施例。

本發(fā)明實施例中的冰晶石、鎂砂、氧化鋁和氟化鈣為普通工業(yè)產(chǎn)品，鎂砂中氧化鎂的重量含量大于95％。