[發明專利]一種鋁電解槽用人造爐膛材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610105740.0
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105506672B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 呂曉軍;劉建華;李劼;賴延清;曾小鵬
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 袁靖

本發明涉及一種鋁電解槽用人造爐膛材料及其制備方法。其技術方案是：以30?80wt.％的尖晶石和20?70wt.％的MgAlON為原料，外加1?5wt.％的聚乙烯醇，混合均勻，壓制成型，在600?800℃溫度下處理1?4h，然后在惰性氣氛保護或真空環境下，在1650?1850℃溫度下燒結1?4h，即得鋁電解槽的人造爐膛材料。本發明所制備的鋁電解槽的人造爐膛材料具有優良的抗氧化性能和抗電解質侵蝕性能的特點。

技術領域

本發明屬耐火材料技術領域，具體涉及一種鋁電解槽用人造爐膛材料及其制備方法。

背景技術

工業鋁電解生產因采用冰晶石、氟化鋁等氟化物作為鋁電解質主要組分，且電解溫度維持在910～960℃之間，因此，鋁電解槽側壁材料需要經受高溫強腐蝕熔體的侵蝕。傳統鋁電解生產中，為了較好地保護鋁電解槽側壁材料，會在啟動后較長一段時間內(一般3個月左右)讓電解槽四周自生成一層凝固的電解質層(包括爐幫和伸腿)，即自生成爐膛。

這種自生成爐膛鋁電解槽主要存在以下兩方面的不足：1)在爐膛自形成過程中，一旦鋁電解槽保溫結構設計、槽溫、鋁電解體系間不匹配或工藝條件控制不合理，容易形成畸形的爐膛。并且，這種自生成爐膛的形狀可控性差，人為規整難度大。畸形爐膛的出現將嚴重影響到鋁電解槽運行穩定性和技術經濟指標；2)由于自生成爐膛在鋁電解生產過程中會不斷的凝固和熔解，造成鋁電解槽物料平衡和能量平衡相互耦合，使得鋁電解槽控制難度增大。如果鋁電解槽中不采用自生成爐膛(爐膛和爐幫)這個雙平衡耦合點，鋁電解槽將更容易控制和管理，槽穩定性顯著提高。

為此，我們在專利ZL201210553800.7中提出采取預先砌筑爐膛來取代自生成爐膛，即人造爐膛。而人造爐膛鋁電解槽的運用推廣，關鍵的因素是制備出一種具有優良的抗氧化性能和抗電解質侵蝕性能的材料。

發明內容

本發明的目的旨在克服現有技術中的不足，提供一種鋁電解槽用人造爐膛材料及其制備方法。采用本發明，可制備一種高溫條件下抗電解質侵蝕性能和抗氧化性能優良的復合材料，可以應用于鋁電解行業中。

本發明的目的是通過以下方式實現的。

一種鋁電解槽用人造爐膛材料的制備方法，以30-80wt.％的尖晶石和20-70wt.％的MgAlON為原料，外加1-5wt.％的聚乙烯醇，混合均勻，壓制成型，低溫加熱預處理，然后在惰性氣氛保護或真空環境下，高溫燒結，即得鋁電解槽的人造爐膛材料。

所述尖晶石的平均粒徑為1-20μm。

所述尖晶石為鎂鋁尖晶石、鎳鐵尖晶石和鎳鋁尖晶石中的一種或一種以上的混合物。

所述的MgAlON的平均粒徑為1-20μm，純度大于99.5％。

所述惰性氣氛為氮氣氣氛、氬氣氣氛或氦氣氣氛。

所述的低溫加熱預處理為在600-800℃溫度下煅燒1-4h。

所述的高溫燒結條件為燒結溫度控制在1650-1850℃，燒結時間為1-4h。

一種鋁電解槽用人造爐膛材料，是由所述的制備方法制備得到的。

與現有技術相比，本發明具有下列優點：

(1)采用本發明可以得到規整爐膛的鋁電解槽；

(2)采用本發明得到的人造爐膛鋁電解槽的物料平衡和能量平衡在鋁電解生產過程中能夠得到有效的調控；

(3)采用本發明得到的人造爐膛材料的抗氧化性能優良；

(4)采用本發明得到的人造爐膛材料的抗電解質侵蝕性能優良。

附圖說明：