[發明專利]催化粘結劑及其制備的電解鋁陽極保護環

在審

• 申請號: 201510840376.8
• 申請日: 2015-11-27
• 公開（公告）號: CN105439527A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 王邦國;李偉華
• 申請（專利權）人: 鄭州斯迪新材料有限公司
• 主分類號: C04B28/26
• 分類號: C04B28/26;C25C3/12
• 代理公司: 河南科技通律師事務所 41123
• 代理人: 樊羿;何源

技術領域

本發明涉及電解鋁生產技術領域，具體涉及一種催化粘結劑及其制備的電解鋁陽極保護環。

背景技術

鋁作為重要的基礎工業原材料，廣泛應用于交通、國防、電力、機械、建筑、輕工、航天等多個行業，并且隨著科技的不斷發展，鋁的應用將更加廣泛。鋁是通過冰晶石-氧化鋁融鹽電解方法得到，即以冰晶石為主的氟化鹽作為熔劑，氧化鋁為熔質組成多相電解質體系，以碳素體作為陰、陽極，通入強大的直流電后，在900℃-970℃下，在電解槽內的兩極上進行電化學反應得到金屬鋁。

從電解槽出來的鋁液在鑄造成型或熔煉鋁合金過程中熔鑄爐會生成一種浮渣，主要來源于熔煉過程中漂浮于鍋熔體表面的不熔夾雜物、添加劑以及與添加劑進行物理、化學反應產生的物質，呈松散的灰渣狀，所以，熔煉時浮渣要從熔爐定時扒出。這一過程中產生的浮渣通常含有30%以上的金屬鋁，將浮渣中的金屬鋁進行分離回收后剩余的不適合回收的部分稱為鋁灰，其主要成分是氧化鋁。鋁灰屬于電解鋁廢置物料，其傳統處置方式有：1.填溝或露天堆放，這種處置措施不僅占用了大量土地，而且其中所含的有害成份會通過風吹、日曬、雨淋的作用轉移或揮發進入大氣，或隨雨水混入江河、滲入地下污染土壤和地下水，遇雨水時其中分氮化鋁與水反應釋放氨氣，對動植物生長及人體產生很大損害，破壞生態環境，影響農業生態平衡。國家已出臺相關政策，嚴禁非法排放及轉移。2.將鋁灰用水浸泡，后將水排放后，添加粘合劑，后經壓環機壓制成電解鋁陽極保護環，此方法因使用水浸泡，會有氨氣排放，氨氣收集需要配置特定收集裝置，綜合分析，此方法產生廢水、廢氣，需要增加環保設施，存在環保污染的風險。

要實現電解鋁行業的和諧發展，必須依靠科技進步開展電解鋁廢置物料的無害化處理技術綜合利用，實現電解鋁行業的可持續發展，推動廢物資源化產業發展，實現資源節約型、環境友好型社會的建設。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種在使用過程中不需要添加液體溶劑溶解，即可起到催化粘合作用的干法粉狀催化粘結劑，以及使用該催化粘結劑制備的電解鋁陽極保護環。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

設計一種催化粘結劑，由下列重量百分比的原料制備而成：硅酸鈉20%～40%、聚乙烯醇（PVA）15%-25%、硬脂酸鈉15%-25%、羧甲基纖維素（CMC）20%-40%。

優選的，所述各原料的粒度為100目～60目。

本發明催化粘結劑的有益效果在于：該催化粘結劑為干法粉狀催化粘結劑，在使用過程中不需要添加液體溶劑溶解，即可起到催化粘合作用；該催化粘結劑同時具有較強潤滑性、結合性，與鋁灰在一起混合具有較好的分散性與增塑性。加入所述添加劑能夠使鋁灰與干法粉狀催化粘結劑的混合物均勻穩定，從微觀結構分析，使帶電顆粒分散到整個系統中，緊密的固聯在粒子表面，形成一層薄膜，起到穩定作用。將鋁灰與該干法粉狀催化粘結劑的混合物經壓環機壓制成型，放置到陽極鋼爪處能夠起到保護鋼爪作用，延長鋼爪及陽極使用壽命，而且保護環經過電解槽的高溫焙燒后在換極時熔解到電解槽中，相當于鋁灰中的氧化鋁返回電解槽參加生產，實現廢物的循環利用。

本發明還提供了一種電解鋁陽極保護環，其是由上述的催化粘結劑與鋁灰混合后經過壓環機壓制而成；其中所述催化粘結劑的用量為鋁灰質量的3～20%。

優選的，所述鋁灰的粒度為100目～60目。

優選的，所述壓環機的規格為：P≥200t,生產率≥1套/min，壓縮比為1.2～1.7。

優選的，其截面形狀為矩形、圓形、半圓形、橢圓形、半橢圓形或上述形狀的組合。

上述電解鋁陽極保護環的制備方法包括下列步驟：

（1）將粒度為100目～60目的鋁灰與催化粘結劑混合均勻，所述催化粘結劑的用量為鋁灰質量的3-20%；

（2）使用壓環機將步驟（1）所得的混合物料壓制成型，即得到所述電解鋁陽極保護環；其中，所述壓環機的規格為：P≥200t,生產率≥1套/min，壓縮比為1.2～1.7。

本發明電解鋁陽極保護環的有益效果在于：

1.采用該干法粉狀催化粘結劑與鋁灰混合制成電解鋁陽極保護環的技術是實現物料回收率最大化；能耗低、無二次污染、綜合效益好，是國內首創。

2.用電解鋁廢置物料鋁灰制作陽極保護環，對鋁電解槽陽極鋼爪進行保護，既可以達到減緩鋼爪腐蝕，又可以延長陽極使用時間，達到降低固體廢物排放、節能減排的目的；通過這個技術將鋁灰回收利用變廢為寶，同時也產生一定的經濟效益和社會效益。