专利名称：铝电解槽用复合泥浆及其制备方法
技术领域：
本发明属于高温耐火材料领域，特别涉及的是一种作为内衬材料，能提高铝电解槽使用寿命、降低能耗的铝电解槽用复合泥浆及其制备方法。
背景技术：
铝电解槽使用寿命是由许多因素决定的，特别是其侧壁内衬材料的性能优劣是其中一个重要因素，它们必须能抗铝电解质化学侵蚀、物理腐蚀及空气氧化，具备所有这些性能的同时还须具有足够的热量传递能力，进而在侧壁上建立一层凝固的电解质保护伸腿。在铝电解厂中，捣固炭糊、无定形炭块、石墨炭块、无烟煤炭块是最常用的侧壁内衬材料。这些材料致命的弱点就是不耐空气氧化。从上世纪六十年代以来，铝业界人士一直在寻求一种能代替炭质材料的侧壁材料及其制备方法。氮化硅结合的碳化硅材料现已成铝电解槽的最新侧壁材料，在全球几十家电解铝厂中已成功应用了30多年，我国也已成功应用了十几年，对于提高铝电解槽使用寿命，降低能耗，提高生产率方面发挥了重要作用。但是，由于氮化硅结合碳化硅制品原材料因素和制造工艺的特殊性决定了它比较高的价格，(一般是炭块制品价格的4-5倍)，在一定程度上又制约了该制品在铝电解行业的推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种对氮化硅结合的碳化硅砖及侧部炭块都具有良好的浸润性，能较好地堵塞其接缝，粘结牢固，热震性能好，耐空气氧化的铝电解槽用复合泥浆(即sic-c复合泥浆)及其制备方法。
本发明的目的是由以下技术方案实现的选择满足上述目的性能优异的侧壁内衬材料，必须拥有一些特殊的性质，而碳化硅系列材料具备许多炭质材料无法比拟的优点，因而成为这些材料中的首选的主要材料上述铝电解槽用的复合泥浆是由以下按重量百分比的原料配制而成的原材料 条件 有效范围 最佳范围(1)、粉料原料为①sic1#料90-180目 20～40％ 20～30％②sic2#料180-0目 40～60％ 50～60％
③天然鳞片石墨 -195#3～5％ 3～5％④工业硅粉 200目3～5％ 3～5％⑤粘土细粉 ＜150目 5～15％ 10～15％(2)、粘合剂溶液是由下述原料制成的①耐火材料专用酚醛树脂60～75％ 65～70％②工业酒精25～40％ 30～35％(3)、固化剂溶液配比酚醛树脂专用固化剂∶工业酒精＝1∶2上述铝电解槽用的复合泥浆的制备方法为①粉料制作按照上述粉料配比，将sic1#料、sic2#料、天然鳞片石墨、工业硅粉、粘土细粉分别称量后，倒入混砂机中混匀成粉料，装袋备用；②粘合剂溶液制作按照粘合剂溶液配比，称出耐火材料专用酚醛树脂、工业酒精，全部注入不漏水的溶器内搅匀，装入密闭塑料桶中，作为粘合剂溶液备用；③固化剂溶液制作按照固化剂溶液配比，酚醛树脂专用固化剂∶工业酒精＝1∶2的量注入密闭容器内搅匀装桶，作为固化剂溶液备用；④将粘合剂溶液与固化剂溶液按照8∶1的比例混匀为复合溶液，然后准确称量好碳化硅粉剂，加入复合溶液，用泥浆搅拌机或人工搅拌均匀即可投入使用。复合泥浆的加入量占粉剂重量的38-45％，即成为本发明铝电解槽用的复合泥浆。
本发明的优点很明显此复合泥浆粘结强度大，抗氧化，抗电解质侵蚀性能强，导热性能好，能够较好地抵抗铝电解质的侵蚀和空气氧化；能在常温固化，容易施工，提高了电解槽使用寿命，降低能耗，提高生产率；已在多家电解铝厂试用，获得满意效果；检测结果表明，此粘结强度要高于炭块断裂强度，保证电解铝槽在捣固炭糊时，粘结缝不开裂，而比较例在施工过程中粘接缝会有断裂和开裂趋势，增大了空隙，从而加大了和氧气、电解质的接触机会，从而降低了抗空气氧化性能和抗电解质的侵蚀性能。复合粘结技术既满足了氮化硅结合碳化硅制品作为侧壁材料显示出的优良性能，又不至于过多提高铝电解槽的制造费用，其优良的结构特点得到了国际国内铝电解研究专家和铝电解行业人士的广泛关注，实用证明了综合效益显著。
图1为本发明铝电解槽侧壁内、外大面粘结实施例1剖面示意2为本发明铝电解槽侧壁上、下面粘结实施例2剖面示意中，1是侧壁炭块，2是复合泥浆(即sic-c复合泥浆)，3是氮化硅结合碳化硅板，4是炭糊，5是炉底炭块，6是浇注料，7是防渗料，8是保温砖，9是硅钙板，10是槽壳。
具体实施例方式
由图1可以看出氮化硅结合碳化硅板3与侧壁炭块1之间大面之间的粘接方式槽壳10是铝电解槽的外壳，槽壳10内腔中从最底层硅钙板9向上逐层铺设保温砖8、干式防渗料7及炉底炭块6，但炉底炭块5较小，其外端又贴设捣固炭糊4及浇注料6其外壁才贴槽壳10的内壁；浇注料6上壁并排竖向设氮化硅结合碳化硅板3及侧壁炭块1，侧壁炭块1外壁才贴紧槽壳10的内壁；捣固炭糊4的两侧壁卡接在炉底炭块6外端、浇注料5内端、氮化硅结合碳化硅板3的内壁三者之间；侧壁炭块1与氮化硅结合碳化硅板3之间接缝中即为本发明铝电解槽用复合泥浆2。
施工中可以先将侧壁炭块1放在施工板上，在其结合表面上均匀的涂上电解槽用复合泥浆2，然后在复合泥浆2的上面粘盖上氮化硅结合碳化硅板3，干燥后成整体的预制板，再将整体预制板竖立放至槽壳10内侧的浇注料6上；另一个方法是按图1组装好后，在侧壁炭块1与氮化硅结合碳化硅板3之缝隙间注入复合泥浆2凉干即可；侧壁炭块1外侧与槽壳10内侧连接缝中也应浇注复合泥浆2。
由图2可以看出电解槽的结构唯一不同之处是侧壁炭块1与氮化硅结合碳化硅板3之间连接是上下连接，是小面粘结，必须先将侧壁炭块1与氮化硅结合碳化硅板3之间用复合泥浆2粘结干燥后再放入捣固炭糊4与槽壳10之间的浇注料6上表面；在侧壁炭块1和氮化硅结合碳化硅板3与槽壳10之间的接缝中浇注复合泥浆2。
实施例一(1)粉料配比①sic1#料90-180目 21％②sic2#料180-0目60％③鳞片石墨 -195#4％④工业硅粉 200目5％⑤粘土细粉 ＜150目 10％(2)粘合剂溶液配比①耐火材料专用酚醛树脂 75％②工业酒精 25％(3)固化剂溶液配比酚醛树脂专用固化剂∶工业酒精＝1∶2实施例二(1)粉料配比①sic1#料 90-180目 28％②sic2#料 180-0目 50％③鳞片石墨 -195#3％④工业硅粉 200目 4％⑤粘土细粉 ＜150目 15％(2)粘合剂溶液配比①耐火材料专用酚醛树脂 70％②工业酒精 30％(3)固化剂溶液配比酚醛树脂专用固化剂∶工业酒精＝1∶2实施例三(1)粉料配比①sic1#料 90-180目 30％②sic2#料 180-0目 50％③鳞片石墨 -195#5％④工业硅粉 200目 3％⑤粘土细粉 ＜150目12％(2)粘合剂溶液配比①耐火材料专用酚醛树脂 65％②工业酒精 35％(3)固化剂溶液配比酚醛树脂专用固化剂∶工业酒精＝1∶2以上述实施例三作为制作方法的实施例①粉料制作称出sic1#料30公斤、sic2#料50公斤、石墨5公斤、工业硅粉3公斤、粘土细粉12公斤，将物料倒入混砂机中混匀，装入带塑料内衬的编织袋中作为备粉剂；②粘合剂溶液配制耐火材料专用酚醛树脂65公斤、工业酒精35公斤在容器中混匀备用；
③固化剂溶液制作按照固化剂溶液配比，酚醛树脂的专用固化剂∶工业酒精＝1∶2的量注入密闭容器内搅匀装桶，作为固化剂溶液备用；④将粘合剂溶液与固化剂溶液按照8∶1的比例混匀为复合溶液，然后准确称量好碳化硅粉剂，加入42公斤复合溶液，用泥浆搅拌机或人工搅拌均匀即可投入使用。复合溶液的加入量占粉剂重量的38-45％，即成为本发明铝电解槽用的复合泥浆。
粘合剂溶液为耐火材料专用酚醛树脂和工业酒精二部分的混合体，固化剂或其溶液单独包装，现场施工时随调随用。
本案例常温即可固化，48小时后就可达到足够的强度，湿度越高固化强度越大；在烘槽时，强度提升尤为明显。
检测结果及效果粘结强度指标25℃×48h5.2Mpa110℃×3h11.4Mpa1、本发明的实施例和比较例的对比结果及说明 从上表可以看出，本发明的粘结强度远远高于比较例的粘结强度，发明例的实测结果洛耐院检测大于11.4Mpa，Fedmet公司检测结果为1883Ibs/m2，检测结果表明，此粘结强度要高于炭块断裂强度，保证电解铝槽在捣固炭糊时，粘结缝不开裂，而比较例在施工过程中粘接缝会有断裂和开裂趋势，增大了空隙，从而加大了和氧气、电解质的接触机会，从而降低了抗空气氧化性能和抗电解质的侵蚀性能。
权利要求
1.一种铝电解槽用复合泥浆，其特征在于复合泥浆是由下述原料按重量百分比制成的(1)粉料原料①sic1#料90-180目20～40％②sic2#料180-0目 40～60％③天然鳞片石墨-195#3～5％④工业硅粉200目 3～5％⑤粘土细粉＜150目 5～15％(2)粘合剂溶液原料①耐火材料专用酚醛树脂 60～75％②工业酒精 25～40％(3)固化剂溶液配比酚醛树脂专用固化剂∶工业酒精＝1∶2
2.根据权利要求1所述的铝电解槽用质复合泥浆，其特征在于复合泥浆是由下述原料按重量百分比制成的(1)粉料原料①sic1#料90-180目20～30％②sic2#料180-0目 50～60％③天然鳞片石墨-195#3～5％④工业硅粉200目 3～5％⑤粘土细粉＜150目 10～15％(2)粘合剂溶液原料①耐火材料专用酚醛树脂 60～75％②工业酒精 25～40％(3)固化剂溶液配比酚醛树脂专用固化剂∶工业酒精＝1∶2
3.根据权利要求1所述的铝电解槽用复合泥浆，其特征在于复合泥浆是由下述原料按重量百分比制成的(1)粉料配比①sic1#料90-180目30％②sic2#料180-0目 50％③鳞片石墨-195#5％④工业硅粉200目3％⑤粘土细粉＜150目 12％(2)粘合剂溶液配比①耐火材料专用酚醛树脂 65％②工业酒精35％(3)固化剂溶液配比酚醛树脂专用固化剂∶工业酒精＝1∶2
4.一种权利要求1所述的铝电解槽用复合泥浆的制备方法是①粉料制作称出sic1#料30公斤、sic2#料50公斤、石墨5公斤、业硅粉3公斤、粘土细粉12公斤，将物料倒入混砂机中混匀，装入带塑料内衬的编织袋中作为备用粉剂；②粘合剂溶液配制耐火材料专用酚醛树脂65公斤、工业酒精35公斤在容器中混匀备用；③固化剂溶液制作按照固化剂溶液配比，酚醛树脂专用固化剂∶工业酒精＝1∶2的量注入密闭容器内搅匀装桶，作为固化剂溶液备用；④将粘合剂溶液与固化剂溶液按照8∶1的比例混匀为复合溶液，然后准确称量好碳化硅粉剂，加入42公斤复合溶液，用泥浆搅拌机或人工搅拌均匀即可投入使用；复合泥浆的加入量占粉剂重量的38-45％，即成为本发明铝电解槽用的复合泥浆。
5.根据权利要求4所述的铝电解槽用复合泥浆的制备方法是粘合剂溶液为耐火材料专用酚醛树脂和工业酒精二部分的混合体，固化剂或其溶液单独包装，现场施工时随调随用。
6.根据权利要求4所述的铝电解槽用复合泥浆的制备方法是本案例常温即可固化，48小时后就可达到足够的强度，湿度越高固化强度越大；在烘槽时，强度提升尤为明显。
全文摘要
本发明铝电解槽用的复合泥浆是由粉料sic文档编号C25C3/00GK1762902SQ20051004458
公开日2006年4月26日 申请日期2005年9月12日 优先权日2005年9月12日
发明者李玉怀, 郭法军, 林月珍, 刘良永, 贾宪忠, 付汝岩, 任庆祥 申请人:山东八三特种耐火材料厂