[發明專利]一種電解鋁預焙陽極鋼爪防腐涂料及制備方法

有效

• 申請號: 201611239258.2
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106634079B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 黃作雄;王博一
• 申請（專利權）人: 云南澤能科技有限公司
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D5/08;C09D7/61;C25C3/12
• 代理公司: 北京鼎宏元正知識產權代理事務所(普通合伙) 11458
• 代理人: 鄧金濤

本發明公開了一種電解鋁預焙陽極鋼爪防腐涂料的制備方法，該涂料是一種黏稠無毒賓漢塑形流體材料。組成特征：由陶瓷組元、催化成膜組元、堿金屬協同催化組元、稀土催化組元以及水組成。本發明制備的電解鋁預焙陽極鋼爪保護涂料可在500℃低溫燒結，在鋼爪表面形成陶瓷隔離層，隔絕氟化氫、冰晶石蒸汽、二氧化碳、空氣與鋼爪的接觸，進而解決陽極鋼爪的高溫環境下的氧化消耗和腐蝕問題。

技術領域

本發明涉及新材料領域，具體涉及一種電解鋁預焙陽極鋼爪防腐涂料及制備方法。

背景技術

電解鋁所用的陽極鋼爪的爪腿插入嵌固在碳素陽極的碳碗之中，向碳碗與陽極鋼爪的縫隙中澆鑄磷鐵水，作為連接陽極與鋁導桿的強電流導體，同時起到支撐和聯接鋁導桿的作用。陽極鋼爪在300-950℃高溫下處在空氣、氟化氫及高濃度CO₂的氣氛中，不斷受到強腐蝕性熔融冰晶石蒸汽的腐蝕，縮短了鋼爪的使用周期，有研究表明陽極鋼爪氧化腐蝕自700℃就進入了加速腐蝕狀態。在陽極鋼爪與碳電極中，磷鐵環結合部以上的爪腿部分是最容易被腐蝕、氧化的部位，最終生成氧化鐵與四氧化三鐵，二者混合形成黑色的氧化物，黑色氧化物易脫落并混合于鋁電解槽覆蓋料之中，隨著覆蓋料在電解槽中的循環往復最終進入鋁液，使鋁液中鐵含量升高，鋁液品位下降，降低了陽極鋼爪的使用周期，同時Fe³⁺與Fe²⁺離子的循環放電，一定程度的降低了電流效率，給生產帶來了不利影響。

針對陽極鋼爪氧化腐蝕的問題，常見的有碳素保護環、氧化鋁保護環、鋁管保護等多種方法。碳素保護環和氧化鋁保護環都是為了提高陽極使用周期，減少換極數量，降低陽極殘極剩余量，提高陽極利用率為目的。雖然碳素保護環能較好的保護陽極鋼爪，但是引入系統的碳素會污染電解質，增加電解質電阻，使電解鋁能耗增加；氧化鋁保護環采用電解鋁生產用原料氧化鋁做保護環基材，雖然解決了碳素保護環對電解質冰晶石再利用的碳污染問題，但氧化鋁保護環結構較疏松，并不能很好的隔離鋼爪與空氣、高濃度二氧化碳及強腐蝕電解質蒸汽，因此對陽極鋼爪的保護作用有限，所以一種能夠克服上述缺陷的、解決陽極鋼爪氧化腐蝕問題的方法可以有效延長陽極鋼爪的壽命，消除鋼爪氧化腐蝕對生產的不利影響。

發明內容

本發明的目的是針對目前鋁電解存在的問題，提供一種電解鋁預焙陽極鋼爪防腐涂料及其制備方法，該涂料可解決鋁電解生產過程中鋼爪使用周期短以及鋁液中鐵含量偏高以及陽極鋼爪的高溫氧化消耗和電解質蒸汽腐蝕的問題。

為解決上述的技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種電解鋁預焙陽極鋼爪防腐涂料的制備方法,包括原料的選取和加工，所述原料按重量百分比由陶瓷基組元28-42%、催化成膜組元18-28%、堿金屬協同催化組元8-12%、稀土催化組元0.5-1%和余量的水組成；其中陶瓷基組元為三氧化二鋁，催化成膜組元由鉀長石粉和氟化鈉加工而成，堿金屬協同催化組元為氫氧化鈉,稀土催化組元為含釔稀土礦。

作為優選的，所述催化成膜組元的制作工藝是：將鉀長石、氟化鈉和含釔稀土礦混合，并對混合物依次進行球磨、煅燒、冷卻、加水球磨水洗、離心脫水和干燥得到催化成膜組元與稀土催化組元的混合物A。

作為優選的，所述鉀長石和氟化鈉按質量比3：1混合。

作為優選的，將混合物首先進行1-3h的球磨至粒度小于3000目，再在830-850℃煅燒4h，然后冷卻至250℃以下。

作為優選的，所述干燥是在120℃干燥1-2h至水含量低于0.5%，然后再次球磨1-3h。

作為優選的，向混合物A中加入堿金屬協同催化組元得到混合物B，對混合物B進行球磨、熔燒和水淬得到水淬珠。

作為優選的，所述對混合物B進行球磨、熔燒是對混合物B進行1-3h的球磨至粒徑小于325目后，在900-1100℃進行高溫熔燒。