[發(fā)明專利]一種側(cè)壁材料

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910348176.9
• 申請(qǐng)日: 2019-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109970438A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李致遠(yuǎn);柴登鵬;劉丹;李冬生;劉英;馬軍義;焦慶國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/12
• 分類號(hào): C04B35/12;C04B35/622;C04B35/626
• 代理公司: 中國(guó)有色金屬工業(yè)專利中心 11028
• 代理人: 李子健

本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于鋁電解行業(yè)的側(cè)壁材料，特別是與低溫電解質(zhì)相匹配的側(cè)壁材料，該材料的化學(xué)組成包括：氧化鋅、氧化鉻作為基礎(chǔ)原材料，兩者總構(gòu)成比例為100％，在此基礎(chǔ)上，額外添加一定含量的氧化鎂、氧化鈦、氧化鐵、氧化硅、氧化鋁一種添加劑或幾種作為添加劑。本發(fā)明選用上述基礎(chǔ)原材料和添加劑，所制備出的制品燒結(jié)性能較好，材料結(jié)構(gòu)致密，無(wú)明顯宏觀結(jié)構(gòu)開(kāi)裂和顯微組織缺陷。通過(guò)動(dòng)態(tài)腐蝕和靜態(tài)腐蝕實(shí)驗(yàn)測(cè)試，其結(jié)果表明，此材料在低溫電解質(zhì)中具有極低的溶解度和腐蝕速率，能夠滿足新型側(cè)壁材料的使用要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁電解領(lǐng)域，涉及一種新型側(cè)壁材料，特別是與低溫電解質(zhì)匹配的側(cè)壁材料。

背景技術(shù)

由于具有較低的能耗，排放氧氣等優(yōu)點(diǎn)，新型綠色鋁電解槽被認(rèn)為是電解鋁工業(yè)的發(fā)展方向。側(cè)壁材料作為鋁電解槽一個(gè)重要的組成部分，其耐電解質(zhì)腐蝕性和抗熱震性能很大程度上決定了電解槽使用的穩(wěn)定性和壽命。傳統(tǒng)側(cè)壁材料如Si3N4結(jié)合SiC材料和碳質(zhì)材料由于其較差抗氧化性，較差的耐蝕性，以及與電解出鋁液反應(yīng)等缺點(diǎn)，無(wú)法滿足新型側(cè)壁材料使用要求。因此，急需開(kāi)發(fā)出一種具有良好的抗氧化性及耐蝕性的材料，以滿足新型材料使用性能要求。

到目前為止，各國(guó)學(xué)者對(duì)新型側(cè)壁材料進(jìn)行了一些研究，研究方向主要集中在鐵尖晶石體系和鋁尖晶石體系兩個(gè)方面，形成了若干文獻(xiàn)和專利。

專利CN 102603341 B發(fā)明了一種用于鋁電解槽側(cè)壁的熔鑄剛玉—尖晶石磚及其制備方法，其以79～91wt％的工業(yè)氧化鋁粉、5～14wt％的輕燒氧化鎂粉和4～10wt％的工業(yè)純堿為原料，外加所述原料2～12wt％的鐵酸鎳細(xì)粉，攪拌均勻；放入電弧爐內(nèi)，升溫至1850～1880℃，保溫80～100分鐘，再將爐溫升至2250～2290℃，保溫30～40分鐘，先后進(jìn)行兩次吹氧，兩次吹氧的時(shí)間間隔為20～30分鐘；然后將爐溫降至1860～1890℃進(jìn)行澆鑄，補(bǔ)澆；最后在隧道窯內(nèi)退火9～13天，于30～70℃出窯，即得用于鋁電解槽側(cè)壁的熔鑄剛玉—尖晶石磚。本發(fā)明所制備的用于鋁電解槽側(cè)壁的熔鑄剛玉—尖晶石磚具有顯氣孔率低、抗氧化性能和抗電解質(zhì)侵蝕性能優(yōu)良的特點(diǎn)。

專利CN 102674857 B發(fā)明了一種鋁電解槽上部側(cè)壁用鎂質(zhì)復(fù)合材料的制備方法，其技術(shù)方案是以60～80wt％的鎂砂顆粒和20～40wt％的輕燒氧化鎂細(xì)粉為原料，外加所述原料1.5～5.0wt％的聚乙烯醇和2～20wt％的氧化物添加劑細(xì)粉，混合均勻，壓制成型，在300～600℃條件下保溫3～9h，再于1350～1750℃的條件下保溫2～8h，冷卻；然后將燒成制品進(jìn)行機(jī)械加工，即得鋁電解槽上部側(cè)壁用鎂質(zhì)復(fù)合材料。本發(fā)明所制備的鋁電解槽上部側(cè)壁用鎂質(zhì)復(fù)合材料具有成本低廉、導(dǎo)熱系數(shù)較低、抗氧化性能和抗電解質(zhì)侵蝕性能優(yōu)良的特點(diǎn)。

專利CN 102267815 B發(fā)明了一種鋁電解槽的側(cè)壁用耐火材料及其制備方法。其技術(shù)方案是：以60～72wt％的剛玉顆粒、22～35wt％的鎂鋁尖晶石細(xì)粉和2～10wt％的α-Al2O3微粉為原料，外加0.5～4.0wt％的TiO2微粉和0.5～2.0wt％的聚乙烯醇，混合均勻，壓制成型，在400～600℃條件下處理4～8h，然后在1350～1650℃的條件下燒成，保溫3～6h，即得鋁電解槽的側(cè)壁用耐火材料。本發(fā)明所制備的鋁電解槽的側(cè)壁用耐火材料具有優(yōu)良的抗氧化性能和抗電解質(zhì)侵蝕性能的特點(diǎn)。

上述發(fā)明專利中，氧化鋁、氧化鎂及其添加劑能夠形成復(fù)相尖晶石，抑制該成分在電解質(zhì)中的溶解，但由于這兩種成分在電解質(zhì)中的溶解度較高(Al2O3：～6wt.％；MgO:1wt.％)，很難保障在電解質(zhì)中長(zhǎng)時(shí)間服役。而鎳鐵尖晶石體系中的鎳和鐵元素，雖然形成的尖晶石結(jié)構(gòu)能夠抑制該兩種元素在電解質(zhì)中的腐蝕速率，但兩種元素在電解質(zhì)化學(xué)腐蝕和低氧分壓作用下易形成Ni-Fe合金，加速材料在電解質(zhì)中的腐蝕速率，造成“災(zāi)難性”的后果。