专利名称：一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料及其制备方法。
背景技术：
现行铝工业是以炭阳极为主要特征的预焙阳极铝电解槽进行原铝冶炼。这种预焙炭阳极铝电解槽在技术和工艺上已经成熟并取得了很大的发展和进步，成为目前铝工业的主流槽型。但是炭阳极铝冶炼技术仍存在着其固有的缺点优质炭素消耗较大，需要不断地补充与更换炭阳极，给资源造成巨大的压力；排放大量的CO2以及碳氟化合物等，给环境造成严重的污染；生产过程高能耗。尽管直流电耗可降低到13000kWh/t (Al)以下，但其能量利用率仍然仅有50%左右，给电力资源也带来了沉重的负担。
目前，世界铝工业普遍认同的是采用惰性阳极铝电解技术解决炭阳极铝电解带来的负面问题。惰性阳极几乎不消耗，更换周期长，生产更稳定；生产过程排放的是氧气，而不会排放CO2和碳氟化合物；且有可能实现变负荷生产，有利于平衡电网峰谷电量。但由于惰性阳极铝电解技术的特殊性，工业化惰性阳极铝电解槽需要用到较多的耐蚀保温材料进行保温和密封，以减少铝电解槽的散热损失，达到降低能耗的目的。
惰性阳极铝电解槽的理论最低能耗为9240kWh/t (Al)，高于传统炭阳极铝电解槽。传统炭阳极铝电解槽上部是通过散热使电解质上表面结壳，并在结壳上添加一层氧化铝来实现。这种方式散热量很大，最终造成铝电解槽能量利用率难以提高(50%左右)。如果惰性阳极铝电解槽的电解质液面上方采用特殊耐火耐蚀材料进行保温和密封，不让电解质自然结壳，使电解槽整体呈“保温型”槽,则总的散热损失会大大降低。再加上惰性阳极铝电解槽结构设计上的优势(如单位体积内的电极反应面积大，极距低)，可以使惰性阳极铝电解槽的综合能耗不高于甚至低于现有预焙炭阳极铝电解槽。
对惰性阳极电解槽的电解质上方进行保温和密封，就需要所用的材料能够抵抗电解质气氛的侵蚀。针对电解质气氛腐蚀特性，并结合我们以往所做的大量试验结果，发现采用氧化铝含量或者尖晶石含量较高的材料，可以在相对比较长的时间内抵抗电解质气氛的腐蚀。但对材料有以下要求(1)具有较高的纯度和致密度；(2)杂质含量少，特别是硅(Si)、铁(Fe)等的含量；(3)施工方便，便于制作成形状及尺寸特殊的制品，特别是成大尺寸制品；(4)具有足够的强度和抗热震性能；(5)具有相对较低的成本。
针对惰性阳极铝电解槽的这些特点，以及对材料的要求，本专利发明人已经在专利201110166652.9中，提出了 “惰性阳极铝电解槽用不定型耐火耐蚀材料及其制作方法”，该材料可以很好地用于惰性阳极铝电解槽，抵抗电解质气氛的侵蚀，但是没有对其保温性能或导热性能进行阐述。
专利号为200810228234的中国专利申请公开了一种氧化铝空心球轻质隔热耐火浇注料。该专利所述其有良好的保温性能(600°C，导热系数小于0.39)。但是其硅含量较高，最高达10%，所以其不能直接用于抵抗电解质气氛的侵蚀。
专利号为CN200610018089.X的中国专利公开了一种铝精炼用透气耐火材料及其制备方法。该专利所述其材料由烧结合成致密六铝酸钙材料、板状刚玉、电熔白刚玉、软质粘土、石英、蓝晶石、氧化铬绿等组成，具有较好的抗铝液渗入的能力。但是该专利并没有说明此材料抵抗电解质气氛的侵蚀能力，而且该专利所制备的材料对于铝电解槽的保温效果也尚未说明。
专利号为CN200410013257. 7的中国专利申请公开了一种镁铝轻质保温耐火材料及其制备方法。该专利所制备的材料，由于材料的主体为菱镁矿粉和高铝矾土粉，强度不闻，并且闻招帆土粉会引入大量的娃兀素。
申请号为 US 4，481，052 的美国专利 Method of making refractory hard metal containing tiles for aluminum cell cathodes，该专利主要讲述了一种自倍阳极招电解槽上用于固定可润湿性阴极的部件，该部件由硬质耐火材料制成，用来减少电损耗同时增加阴极的使用寿命。由于该部件的材料不直接面对铝电解质的液面，所以对材料的耐腐蚀要求低。
以上的所有专利介绍或者公开的材料都是均一的材料，要么是致密的浇注料，要么是轻质保温型的浇注料。致密性浇注料其导热系数会相对较大，而轻质保温型往往其纯度、强度难以达到要求。如果将致密浇注料和轻质浇注料简单的叠加在一起，两者之间会因为高温下膨胀系数不匹配的问题而开裂。公开文献中没有将致密浇注料与轻质浇注料做成复合梯度材料的技术。发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种应用于惰性阳极电解槽上方，能够长期抵抗电解质气氛的侵蚀，有足够好的保温效果的惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。
一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于该材料依次结为一体地包括为刚玉质浇注料的致密层，为微粉和浆液配制的浆料作过渡层，为轻质浇注料的保温层。
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的刚玉质浇注料为选用纯刚玉质浇注料、刚玉-镁铝尖晶石质浇注料中的一种。
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的刚玉-镁铝尖晶石质浇注料中的Al2O3和MgO总重量含量大于95%，SiO2含量小于0. 1%，CaO含量小于I. 5%, Na2O含量小于0. 5%, Fe2O3含量小于0. 1%。
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料选用空心球、合成莫来石作为骨料，采用烧结板状刚玉细粉、镁铝尖晶石细粉、多峰煅烧氧化铝微粉、P -氧化铝微粉、分散性氧化铝微粉以及纯铝酸钙水泥作为基质，均匀混配而成。
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料中骨料重量比例为68%-72% ;基质占的重量比例为28%-32% ;余量为做基质的粉状物。
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料的骨料中的空心球重量比例为10%-35% ；其材质选自氧化铝空心球、漂珠中的一种或两种组合。
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料的骨料中的氧化铝空心球粒径0-3mm，Al2O3含量> 90wt% ;所述的漂珠粒径0_3mm，Al2O3 含量彡35wt%0
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料的骨料中的合成莫来石颗粒有不同的粒度分布；其中粒径为3-6_的合成莫来石粒料所占的重量比为15%-26% ;粒径为l_3mm的合成莫来石颗粒料所占的重量比为12%_20% ;粒径为O-Imm的合成莫来石颗粒料所占的重量比为10%-16%。所述合成莫来石颗粒中Al2O3含量 > 42 wt%0
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料的基质组分包括粒径< O. 045mm烧结板状刚玉细粉8%-12% ;镁铝尖晶石细粉0%_5% ;多峰煅烧氧化铝微粉5%-12% ;活性P - A1203微粉0%-7% ;分散性氧化铝微粉1% ;纯铝酸钙水泥 2%-6%。
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料的基质组分中，烧结板状刚玉细粉中Al2O3含量彡99. 5 wt%，镁铝尖晶石细粉Al2O3含量彡74wt%,多峰煅烧氧化铝微粉的Al2O3含量彡99. 6wt%,活性P - Al2O3微粉的Al2O3含量 99. 8wt%(去除灼减后)，分散性氧化铝的Al2O3含量80wt%，纯铝酸钙水泥的Al2O3含量73wt% ； 所述的多峰煅烧氧化铝微粉的平均粒度为小于O. 02mm;所述的活性P- Al2O3微粉的平均粒度为小于O. 005mm，采用特殊煅烧方法进行活化，具有良好的亲水活性。
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的过渡层浆料由微粉和浆液配制而成，其中微粉质量百分含量占65%-75%，浆液质量百分含量占 25%_35%;所述微粉选自氧化锆、煅烧α氧化铝、氧化钇中的一种或多种组合；所述的煅烧 α氧化铝微粉其平均粒径小于O. 02mm ;所述的浆液选自水、磷酸水溶液、磷酸二氢铝溶液中的一种。
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的过渡层浆料中添加0%-0. 2%的纤维，以增加过渡层的韧性；所述纤维选自炭纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维中的一种或多种组合；所述纤维直径小于lOOum，长度小于1mm。
一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料的制备方法，其特征在于其制备过程首先将用作保温层的轻质浇注料在筑模中浇筑、振实，待其产生初凝后，在其表面涂刷上过渡层浆料，浆料刷涂均匀后，再将用作致密层的刚玉质浇注料在筑模中浇筑，用过渡层浆料， 将致密层浇注料和保温层浇注料结合成为一体，共同养护成型。
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料的制备方法，其特征在于涂刷上过渡层浆料层的厚度为l_2mm。
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料的制备方法，其特征在于其制备过程是将保温浇注料先在筑模的一边浇筑，筑模中由隔板先隔出保温浇注料的宽度，待保温浇注料浇筑完毕并产生初凝后，拆掉筑模中的隔板，在保温浇筑料的端面刷上l_2mm 厚的过渡层浆料，浆料刷涂均匀后，再将刚玉质浇注料在筑模的另一边浇筑完成。
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料的制备方法，其特征在于致密层厚度大于等于20mm，保温呈厚度大于等于20mm，过渡层厚度小于等于2mm ；本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料的制备方法，其特征在于浇注料在施工搅拌时，用干净的自来水或纯净水；水温大于5°C小于25°C，施工现场的环境温度大于 5°C小于25°C ;浇筑完毕后，养护24— 48小时，再脱模并进行烘干处理。
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料及其制备方法，选用刚玉质浇注料作致密层，轻质浇注料作保温层，微粉和浆液配制的过渡层浆料作过渡层。在施工时将三层浇筑成为一体，一起养护成型。使用时致密层在底部，抵抗电解质气氛侵蚀；保温层在上方起到保温作用；过渡层在中间，缓解上下两层因膨胀系数差异而造成的开裂。
本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，即融合了刚玉质浇注料致密、抗腐蚀和轻质保温浇注料保温的优点，又解决了两种材料间高温下膨胀系数不匹配而开裂的问题，能够很好的对惰性阳极铝电解槽进行密封和保温。
具体实施方式
下 面结合实施例，详细说明本发明实施例I(I)用自制纯刚玉质浇注料做致密层。其综合成份=Al2O3质量总百分含量大于98wt%， SiO2含量小于O. 05wt%，Ca0含量小于I. 5wt%，Na20含量小于O. 5wt%，Fe2O3含量小于O. lwt%。
(2)轻质浇注料用氧化铝空心球和合成莫来石颗粒做骨料，各物料按如下重量配制。
氧化铝空心球粒径0_3mm10% ；合成莫来石颗粒粒径3_5mm26% ；合成莫来石颗粒粒径I-3mm20% ；合成莫来石颗粒粒径O-Imm16% ；烧结板状刚玉细粉粒径< O. 045mm10%镁铝尖晶石细粉粒径< O. 045mm5% ；多峰煅烧氧化铝微粉5% ；活性P氧化铝微粉2% ；分散性氧化铝微粉1% ；纯铝酸钙水泥5% ；其中，氧化铝空心球中Al2O3含量> 90wt%，轻质合成莫来石中Al2O3含量> 42 wt%，烧结板状刚玉细粉中Al2O3含量彡99. 5 wt%,镁铝尖晶石细粉Al2O3含量彡74wt%,多峰煅烧氧化铝微粉的Al2O3含量彡99. 6wt%,活性P - Al2O3微粉的Al2O3含量99. 8wt% (去除灼减后)，分散性氧化铝的Al2O3含量80wt%，纯铝酸钙水泥的Al2O3含量73wt% ;多峰煅烧氧化铝微粉的平均粒度为小于O. 02mm ;活性P - Al2O3微粉的平均粒度为小于O. 005mm，采用特殊的煅烧方法进行活化的，具有良好的亲水活性。
(3)用氧化锆微粉和水配制过渡层浆料，按如下重量比例配制氧化锆微粉平均粒径< O. 02mm65% ；纯水35% ；(4)浇筑时先将轻质浇注料浇筑在筑模的底部，铺平振实，待初凝后(30min左右)，在其表面刷l_2mm厚的过渡层浆料，再将搅拌好的刚玉浇注料浇筑在上面，铺平振实。待其初凝后(40min左右)，用塑料薄膜覆盖，并在20°C的室内养护48h。脱模后110°C烘干48h。7
轻质浇注料在搅拌时，先将轻质骨料用水润湿，再将纯铝酸钙水泥及部分粉料加入，搅拌均匀后再将剩余的粉料和水加入搅拌，以避免轻质料上浮。
浇注料在搅拌时，用干净的自来水，水温18°C，搅拌环境温度22°C。其中轻质浇注料用水量为5. 2wt% ;刚玉浇注料用水量为4. 6wt%。
(5)用本实例配制而成的复合梯度浇注料，制成若干标准样和惰性阳极电解槽用制品，以供分析检测使用。分析检测结果见下表。
实施例2(I)用自制刚玉-镁铝尖晶石质浇注料做致密层。其综合成份A1203+Mg0质量总百分含量大于98wt%, SiO2含量小于O. 05wt%, CaO含量小于I. 5wt%, Na2O含量小于O. 5wt%, Fe2O3 含量小于O. lwt%。
(2)轻质浇注料用氧化铝空心球和合成莫来石颗粒做骨料，各物料按如下重量配制。
氧化铝空心球合成莫来石颗粒粒径0-3mm 粒径3_5mm35%合成莫来石颗粒粒径1_3_合成莫来石颗粒粒径ο-ι_烧结板状刚玉细粉粒径< O. 045mm 多峰煅烧氧化铝微粉活性P氧化铝微粉分散性氧化铝微粉纯铝酸钙水泥15% 12% 10%8% ； 10% ； 7% 1% 2%其中，氧化铝空心球中Al2O3含量> 90wt%，合成莫来石中Al2O3含量> 42 wt%，烧结板状刚玉细粉中Al2O3含量彡99. 5 wt%,多峰煅烧氧化铝微粉的Al2O3含量彡99. 6wt%,活性 P - Al2O3微粉的Al2O3含量99. 8wt% (去除灼减后)，分散性氧化铝的Al2O3含量80wt%,纯铝酸钙水泥的Al2O3含量73wt% ;多峰煅烧氧化铝微粉的平均粒度为小于O. 02mm ;活性P -Al2O3微粉的平均粒度为小于O. 005mm，采用特殊煅烧方法进行活化，具有良好的亲水活性。
(3)用煅烧α氧化铝微粉、碳纤维和30%磷酸溶液配制过渡层浆料，按如下重量比例配制煅烧α氧化铝微粉平均粒径< O. 0012mm74. 8% ；炭纤维直径小于O. Olmm长度< ImmO. 2% ；30%磷酸溶液25% ；(4)浇筑时先将轻质浇注料浇筑在筑模的底部，铺平振实，待初凝后(30min左右)，在其表面刷l_2mm厚的过渡层浆料，再将搅拌好的刚玉浇注料浇筑在上面，铺平振实。待其初凝后(40min左右)，用塑料薄膜覆盖，并在20°C的室内养护48h。
轻质浇注料在搅拌时，先将轻质骨料用水润湿，再将纯铝酸钙水泥及部分粉料加入，搅拌均匀后再将剩余的粉料和水加入搅拌，以避免轻质料上浮。
浇注料在搅拌时，用干净的自来水，水温18°C，搅拌环境温度22°C。其中轻质浇注料用水量为7. 2wt% ;刚玉浇注料用水量为4. 8wt%。
(5)用本实例配制而成的复合梯度浇注料，制成若干标准样和惰性阳极电解槽用制品，以供分析检测使用。分析检测结果见下表。
实施例3(I)用自制纯刚玉质浇注料做致密层。其综合成份=Al2O3质量总百分含量大于98wt%， SiO2含量小于O. 05wt%，Ca0含量小于I. 5wt%，Na20含量小于O. 5wt%，Fe2O3含量小于O. lwt%。
(2)轻质浇注料用氧化铝空心球、漂珠和合成莫来石颗粒做骨料，各物料按如下重量配制。
氧化铝空心球粒径0_3mm 18% ；漂珠粒径0_3mm 5%合成莫来石颗粒粒径3-5mm 20% ；合成莫来石颗粒粒径l-3mm 14% ；合成莫来石颗粒粒径O-Imm 12% ；烧结板状刚玉细粉粒径彡O. 045mm10% ；镁铝尖晶石细粉粒径彡O. 045mm 2% ；多峰煅烧氧化铝微粉12%;分散性氧化铝微粉1% ；纯铝酸钙水泥6% ；其中，氧化铝空心球中Al2O3含量> 90wt%,漂珠粒径中Al2O3含量> 35wt%。合成莫来石中Al2O3含量>42 wt%，烧结板状刚玉细粉中Al2O3含量>99. 5 wt%，镁铝尖晶石Al2O3含量彡74wt%,多峰煅烧氧化铝微粉的Al2O3含量> 99. 6wt%,分散性氧化铝的Al2O3含量80wt%， 纯铝酸钙水泥的Al2O3含量73wt% ;多峰煅烧氧化铝微粉的平均粒度为小于O. 02mm ;活性 P - Al2O3微粉的平均粒度为小于O. 005mm，采用特殊煅烧方法进行活化，具有良好的亲水活性。
(3)用氧化锆微粉、煅烧α氧化铝微粉和水配制过渡层浆料，按如下重量比例配制氧化锆微粉平均粒径< 0.02mm10% ；煅烧α氧化铝微粉平均粒径< O. 0012mm60% ；磷酸二氢铝溶液30% ；(4)浇筑时先将轻质浇注料浇筑在筑模的底部，铺平振实，待初凝后(30min左右)，在其表面刷l_2mm厚的过渡层浆料，再将搅拌好的刚玉浇注料浇筑在上面，铺平振实。待其初凝后(40min左右)，用塑料薄膜覆盖，并在20°C的室内养护48h。
轻质浇注料在搅拌时，先将轻质骨料用水润湿，再将纯铝酸钙水泥及部分粉料加入，搅拌均匀后再将剩余的粉料和水加入搅拌，以避免轻质料上浮。
浇注料在搅拌时，用干净的自来水，水温18°C，搅拌环境温度22°C。其中轻质浇注料用水量为5. 8wt% ;刚玉浇注料用水量为4. 6wt%。
(5)用本实例配制而成的复合梯度浇注料，制成若干标准样和惰性阳极电解槽用制品，以供分析检测使用。分析检测结果见下表。
实施例4(I)用自制纯刚玉质浇注料做致密层。其综合成份=Al2O3质量总百分含量大于98wt%， SiO2含量小于O. 05wt%，Ca0含量小于I. 5wt%，Na20含量小于O. 5wt%，Fe2O3含量小于O. lwt%。
(2)轻质浇注料用氧化铝空心球、漂珠和轻质合成莫来石颗粒做骨料，各物料按如下重量配制。
氧化招空心球粒径0_3mm15% ；漂珠粒径0_3mm5%轻质合成莫来石颗粒粒径3-5mm22% ；轻质合成莫来石颗粒粒径l_3mm14% ；轻质合成莫来石颗粒粒径O-Imm12% ；烧结板状刚玉细粉粒径彡O. 045mm12% ；镁铝尖晶石细粉粒径彡O. 045mm2% ；多峰煅烧氧化铝微粉12%;活性P氧化铝微粉1% ；分散性氧化铝微粉1% ；纯铝酸钙水泥4% ；其中，氧化铝空心球中Al2O3含量> 90wt%，漂珠粒径中Al2O3含量> 35wt%。合成莫来石中Al2O3含量>42 wt%，烧结板状刚玉细粉中Al2O3含量>99. 5 wt%，镁铝尖晶石Al2O3含量彡74wt%,多峰煅烧氧化铝微粉的Al2O3含量彡99. 6wt%,活性P - Al2O3微粉的Al2O3含量99. 8wt% (去除灼减后)，分散性氧化铝的Al2O3含量80wt%，纯铝酸钙水泥的Al2O3含量 73wt% ;多峰煅烧氧化铝微粉的平均粒度为小于O. 02mm ;活性P - Al2O3微粉的平均粒度为小于O. 005mm，采用特殊煅烧方法进行活化，具有良好的亲水活性。
(3)用氧化锆微粉、煅烧α氧化铝微粉、氧化钇和水配制过渡层浆料，按如下重量比例配制氧化锆微粉平均粒径< 0.05mm8% ；煅烧α氧化铝微粉平均粒径< O. 0012mm56% ；氧化乾微粉平均粒径< 0.05mm1% ；纯水35% ；(4)浇筑时先将轻质浇注料浇筑在筑模的底部，铺平振实，待初凝后(30min左右)，在其表面刷l_2mm厚的过渡层浆料，再将搅拌好的刚玉浇注料浇筑在上面，铺平振实。待其初凝后(40min左右)，用塑料薄膜覆盖，并在20°C的室内养护48h。
轻质浇注料在搅拌时，先将轻质骨料用水润湿，再将纯铝酸钙水泥及部分粉料加入，搅拌均匀后再将剩余的粉料和水加入搅拌，以避免轻质料上浮。
浇注料在搅拌时，用干净的自来水，水温18°C，搅拌环境温度22°C。其中轻质浇注料用水量为5. 4wt% ;刚玉浇注料用水量为4. 6wt%。
(5)用本实例配制而成的复合梯度浇注料，制成若干标准样和惰性阳极电解槽用制品，以供分析检测使用。分析检测结果见下表。
实施例5(I)用自制纯刚玉质浇注料做致密层。其综合成份=Al2O3质量总百分含量大于98wt%， SiO2含量小于O. 05wt%，Ca0含量小于I. 5wt%，Na20含量小于O. 5wt%，Fe2O3含量小于O. lwt%。
(2)轻质浇注料用氧化铝空心球和合成莫来石颗粒做骨料，各物料按如下重量配制。铝空心球粒径0_3mm 合成莫来石颗粒粒径3-5_合成莫来石颗粒粒径1_3_合成莫来石颗粒粒径ο-ι_烧结板状刚玉细粉粒径< O. 045mm 镁铝尖晶石细粉粒径< O. 045mm 多峰煅烧氧化铝微粉活性P氧化铝微粉分散性氧化铝微粉纯铝酸钙水泥22%14%12%12% ； 2% ； 12% ； 1% ； 1% ； 4% ；其中，氧化铝空心球中Al2O3含量> 90wt%，合成莫来石中Al2O3含量> 42 wt%，烧结板状刚玉细粉中Al2O3含量> 99. 5 wt%,镁铝尖晶石Al2O3含量> 74wt%,多峰煅烧氧化铝微粉的Al2O3含量彡99. 6wt%,活性P - Al2O3微粉的Al2O3含量99. 8wt% (去除灼减后)，分散性氧化铝的Al2O3含量80wt%，纯铝酸钙水泥的Al2O3含量73wt% ;多峰煅烧氧化铝微粉的平均粒度为小于O. 02mm ;活性P - Al2O3微粉的平均粒度为小于O. 005mm，采用特殊煅烧方法进行活化，具有良好的亲水活性。
(3)用煅烧α氧化铝微粉、氧化钇微粉和水配制过渡层浆料，按如下重量比例配制煅烧α氧化铝微粉平均粒径< O. 0012mm64% ；氧化乾微粉平均粒径< 0.05mm1% ；纯水35% ；(4)浇筑时先将轻质浇注料浇筑在筑模的底部，铺平振实，待初凝后(30min左右)，在其表面刷l_2mm厚的过渡层浆料，再将搅拌好的刚玉浇注料浇筑在上面，铺平振实。待其初凝后(40min左右)，用塑料薄膜覆盖，并在20°C的室内养护48h。
轻质浇注料在搅拌时，先将轻质骨料用水润湿，再将纯铝酸钙水泥及部分粉料加入，搅拌均匀后再将剩余的粉料和水加入搅拌，以避免轻质料上浮。
浇注料在搅拌时，用干净的自来水，水温18°C，搅拌环境温度22°C。其中轻质浇注料用水量为5. 4wt% ;刚玉浇注料用水量为4. 6wt%。
(5)用本实例配制而成的复合梯度浇注料，制成若干标准样和惰性阳极电解槽用制品，以供分析检测使用。分析检测结果见下表。
实施例6(I)用自制纯刚玉质浇注料做致密层。其综合成份=Al2O3质量总百分含量大于98wt%， SiO2含量小于O. 05wt%，Ca0含量小于I. 5wt%，Na20含量小于O. 5wt%，Fe2O3含量小于O. lwt%。
(2)轻质浇注料用氧化铝空心球和合成莫来石颗粒做骨料，各物料按如下重量配制。
氧化招空心球粒径0_3mm18% ；合成莫来石颗粒粒径3-5mm24% ；合成莫来石颗粒粒径l-3mm14% ；合成莫来石颗粒粒径O-Imm12% ；烧结板状刚玉细粉粒径彡O. 045mm10% ；镁铝尖晶石细粉粒径< O. 045mm2% ；多峰煅烧氧化铝微粉12%;活性P氧化铝微粉1% ；分散性氧化铝微粉1% ；纯铝酸钙水泥6% ；其中，氧化铝空心球中Al2O3含量> 90wt%，合成莫来石中Al2O3含量> 42 wt%，烧结板状刚玉细粉中Al2O3含量> 99. 5 wt%,镁铝尖晶石Al2O3含量> 74wt%,多峰煅烧氧化铝微粉的Al2O3含量彡99. 6wt%,活性P - Al2O3微粉的Al2O3含量99. 8wt% (去除灼减后)，分散性氧化铝的Al2O3含量80wt%，纯铝酸钙水泥的Al2O3含量73wt% ;多峰煅烧氧化铝微粉的平均粒度为小于O. 02mm ;活性P - Al2O3微粉的平均粒度为小于O. 005mm，采用特殊煅烧方法进行活化，具有良好的亲水活性。
(3)用煅烧α氧化铝微粉、氧化铝纤维和水配制过渡层浆料，按如下重量比例配制煅烧α氧化铝微粉平均粒径< O. 0012mm64. 8% ；氧化招多晶纤维直径小于O. Olmm长度< ImmO. 2% ；纯水35% ；(4)浇筑时先将轻质浇注料浇筑在筑模的底部，铺平振实，待初凝后(30min左右)，在其表面刷l_2mm厚的过渡层浆料，再将搅拌好的刚玉浇注料浇筑在上面，铺平振实。待其初凝后(40min左右)，用塑料薄膜覆盖，并在20°C的室内养护48h。
轻质浇注料在搅拌时，先将轻质骨料用水润湿，再将纯铝酸钙水泥及部分粉料加入，搅拌均匀后再将剩余的粉料和水加入搅拌，以避免轻质料上浮。
浇注料在搅拌时，用干净的自来水，水温18°C，搅拌环境温度22°C。其中轻质浇注料用水量为5. 4wt% ;刚玉浇注料用水量为4. 6wt%。
(5)用本实例配制而成的复合梯度浇注料，制成若干标准样和惰性阳极电解槽用制品，以供分析检测使用。分析检测结果见下表。
权利要求
1.一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于该材料依次结为一体地包括为刚玉质浇注料的致密层，为微粉和浆液配制的浆料作过渡层，为轻质浇注料的保温层。
2.根据权利要求I的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的刚玉质浇注料为选用纯刚玉质浇注料、刚玉-镁铝尖晶石质浇注料中的一种；所述的刚玉-镁铝尖晶石质浇注料中的Al2O3和MgO总重量含量大于95%，SiO2含量小于O. 1%，CaO含量小于I. 5%, Na2O含量小于O. 5%, Fe2O3含量小于O. 1%。
3.根据权利要求I的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料选用空心球、合成莫来石作为骨料，采用烧结板状刚玉细粉、镁铝尖晶石细粉、多峰煅烧氧化铝微粉、P -氧化铝微粉、分散性氧化铝微粉以及纯铝酸钙水泥作为基质，均匀混配而成；所述的轻质浇注料中骨料重量比例为68%-72% ;基质占的重量比例为28%-32% ； 所述的轻质浇注料的骨料中的空心球重量比例为10%-35% ;其材质选自氧化铝空心球、漂珠中的一种或两种组合；所述的轻质浇注料的骨料中的氧化铝空心球粒径0-3mm，Al2O3含量> 90wt% ;所述的漂珠粒径0-3mm, Al2O3含量> 35wt%。
4.根据权利要求I的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质烧注料的骨料中的合成莫来石颗粒有不同的粒度分布；其中粒径为3-6mm的合成莫来石粒料所占的重量比为15%-26%;粒径为l_3mm的合成莫来石颗粒料所占的重量比为 12%-20% ;粒径为O-Imm的合成莫来石颗粒料所占的重量比为10%_16% ;所述合成莫来石颗粒中Al2O3含量彡42 wt%0
5.根据权利要求I的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料的基质组分包括粒径彡O. 045mm烧结板状刚玉细粉8%_12% ;镁铝尖晶石细粉0%-5% ;多峰煅烧氧化铝微粉5%-12% ;活性P - A1203微粉0%_7% ;分散性氧化铝微粉 1% ;纯铝酸钙水泥2%-6% ;所述的轻质浇注料的基质组分中，烧结板状刚玉细粉中Al2O3含量> 99. 5 wt%,镁铝尖晶石细粉Al2O3含量> 74wt%，多峰煅烧氧化铝微粉的Al2O3含量彡99. 6wt%,活性P - Al2O3微粉的Al2O3含量99. 8wt%,分散性氧化铝的Al2O3含量80wt%, 纯铝酸钙水泥的Al2O3含量73wt% ;所述的多峰煅烧氧化铝微粉的平均粒度为小于O. 02mm ； 所述的活性P - Al2O3微粉的平均粒度为小于O. 005mm，采用特殊煅烧方法进行活化，具有良好的亲水活性。
6.根据权利要求I的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的过渡层浆料由微粉和浆液配制而成，其中微粉质量百分含量占65%-75%，浆液质量百分含量占 25%-35%;所述微粉选自氧化锆、煅烧α氧化铝、氧化钇中的一种或多种组合；所述的煅烧 α氧化铝微粉其平均粒径小于O. 02mm ;所述的浆液选自水、磷酸水溶液、磷酸二氢铝溶液中的一种。
7.根据权利要求I的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的过渡层浆料中添加0%-0. 2%的纤维，以增加过渡层的韧性；所述纤维选自炭纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维中的一种或多种组合；所述纤维直径小于lOOum，长度小于1mm。
8.一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料的制备方法，其特征在于其制备过程首先将用作保温层的轻质浇注料在筑模中浇筑、振实，待其产生初凝后，在其表面涂刷上过渡层浆料，涂刷上过渡层浆料层的厚度为l_2mm，浆料刷涂均匀后，再将用作致密层的刚玉质浇注料在筑模中浇筑，用过渡层浆料，将致密层浇注料和保温层浇注料结合成为一体，共同养2护成型。
9.根据权利要求I的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料的制备方法，其特征在于其制备过程是将保温浇注料先在筑模的一边浇筑，筑模中由隔板先隔出保温浇注料的宽度，待保温浇注料浇筑完毕并产生初凝后，拆掉筑模中的隔板，在保温浇筑料的端面刷上 l-2mm厚的过渡层浆料，浆料刷涂均匀后，再将刚玉质浇注料在筑模的另一边浇筑完成。
10.根据权利要求I的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料的制备方法，其特征在于浇注料在施工搅拌时，用干净的自来水或纯净水;水温大于5°C小于25°C，施工现场的环境温度大于5°C小于25°C ;浇筑完毕后，养护24— 48小时，再脱模并进行烘干处理。
全文摘要
本发明涉及一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料及其制备方法。其特征在于该材料依次结为一体地包括为刚玉质浇注料的致密层，为微粉和浆液配制的浆料作过渡层，为轻质浇注料的保温层。本发明的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，即融合了刚玉质浇注料致密、抗腐蚀和轻质保温浇注料保温的优点，又解决了两种材料间高温下膨胀系数不匹配而开裂的问题，能够很好的对惰性阳极铝电解槽进行密封和保温。
文档编号C04B35/66GK102976774SQ20121048390
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者杨建红, 包生重, 李致远, 丁成栋, 李晓星 申请人:中国铝业股份有限公司