一种阳极钢爪保护瓦及其制备方法
【专利摘要】一种铝灰质阳极钢爪保护瓦及其制备方法，由含碳原料与石油焦、单质硅粉和高岭土混合后使用制瓦机压制而成，其中，石油焦、单质硅粉和高岭土的重量分别为含碳原料重量的5-20%、0.5-3%和1-5%。本发明使用废阴极、废碳块或碳素厂不用的碳粉、除尘粉等含碳原料生产保护瓦，充分利用了现有的废弃物，不仅可以大幅度降低生产成本，而且也不会污染电解池中的铝液，与现有的纯碳制成的保护环相比，也不会降低导电性能。另外，其中所含的单质硅粉能够大幅度强化产品的抗氧化性能，而高岭土可以在原料进行烧结过程中与铝灰中的某些成分烧结成类似于陶瓷的结构，从而大幅度提高产品的强度和抗冲刷性能。
【专利说明】一种阳极钢爪保护瓦及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到电解铝领域的阳极钢爪保护技术，具体的说是一种阳极钢爪保护瓦及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在铝电解生产中所用的阳极需要定时更换，由于受到阳极制造技术和铝电解生产技术的制约，阳极碳块不能被完全消耗，更换出的残余阳极高度一般为原有高度的三分之一，这大大提高了生产成本。为此，电解铝企业一般采用阳极钢爪保护环技术，它能充分利用阳极的有效高度，从而降低阳极碳块的消耗和成本。
[0003]电解工艺对保护环有严格的要求:足够的强度，使其免受电解质的冲刷；足够的抗氧化性和抗气化能力，使其不易掉渣，不影响电解生产。现有技术中的阳极钢爪保护环一般是采用碳材料制成，虽然其电阻率很低，但是其强度和抗氧化性均不高，从而导致其使用寿命很低。
【发明内容】
[0004]为解决现有的碳材料制成的阳极钢爪保护环强度和抗氧化性能低造成的使用寿命短的问题，本发明提供了一种阳极钢爪保护瓦及其制备方法。
[0005]一种阳极钢爪保护瓦，由含碳原料与石油焦、单质硅粉和高岭土混合后使用制瓦机压制而成，其中，石油焦、单质硅粉和高岭土的重量分别为含碳原料重量的5-20%、0.5-3%和 1-5%。
[0006]本发明的阳极钢爪保护瓦中还可以含有含碳原料重量0.5-1.5%的松香。
[0007]本发明中所述的含碳原料为电解车间的电解槽产生的废阴极、废碳块或碳素厂不用的碳粉、除尘粉。
[0008]不含松香的阳极钢爪保护瓦的制备方法，包括以下步骤:
1)分别取石油焦、单质硅粉和高岭土，并将上述原料和含碳原料均磨成100目以下的细粉，然后按照权利要求1所述的比例称取含碳原料、石油焦、单质硅粉和高岭土备用；
2)分别取步骤1)中称量好的含碳原料、石油焦和高岭土混合均匀，然后在氮气氛围中以1300-1500°C的温度煅烧l_3h，冷却后取出磨成100目以下的混合细粉，备用；
3)取步骤1）中称量好的单质硅粉与步骤2)中制备的混合细粉混合均匀，然后使用制瓦机压制成所需要的保护瓦产品。
[0009]含有松香的阳极钢爪保护瓦的制备方法，包括以下步骤:
1)分别取石油焦、单质硅粉、高岭土和松香，并将上述原料和含碳原料均磨成100目以下的细粉，然后按照权利要求2所述的比例称取含碳原料、石油焦、单质硅粉、高岭土和松香备用；
2)分别取步骤I)中称量好的含碳原料、石油焦和高岭土混合均匀，然后在氮气氛围中以1300-1500°C的温度煅烧l_3h，冷却后取出磨成100目以下的混合细粉，备用；3)先将步骤I)中称量好的松香熔化，然后将熔化后的松香与步骤I)中称量好的单质硅粉混合均匀后加入到步骤2)中制备的混合细粉中，再次混合均匀后，使用制瓦机压制成所需要的保护瓦产品。
[0010]本发明中，含碳原料、石油焦和高岭土混合后在氮气氛围中以1300-1500°c的温度煅烧，其目的有两个:首先，防止含碳原料的氧化烧损，其次，高温煅烧使高岭土中含有的部分成分烧结成类似于陶瓷相的结构，从而弥散在原料中，在制成产品后起到骨架的作用，大幅度的强化产品的强度和抗冲刷性能。
[0011]有益效果:本发明与现有技术的阳极钢爪保护环相比，具有以下优点:
1、本发明使用电解车间的电解槽产生的废阴极、废碳块或碳素厂不用的碳粉、除尘粉等含碳原料生产保护瓦，充分的利用了现有的废弃物，不仅可以大幅度降低生产成本，而且也不会污染电解池中的铝液，与现有的纯碳制成的保护环相比，也不会降低导电性能；
2、通过在其中混合石油焦，然后再煅烧，使得石油焦熟化，其导电性质发生变化，熟化后的石油焦分布在产品中可以提高产品的导电性能；
3、通过在其中加入单质硅粉，大幅度的提高了产品的抗氧化性能，而且其中所含有的高岭土在高温下煅烧时其中含有的某些成分会烧结成类似陶瓷的结构，从而大幅度提高产品的强度和抗冲刷性能；
4、本发明通过将松香与单质硅粉混合后再用于制备产品，这样使得在高温环境下，产品内部的单质硅粉会更容 易的向产品表面部分迁移，从而起到更好的抗氧化作用。
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述。
[0013]以下各实施例中所用到的单质硅粉、高岭土、石油焦以及松香都是工业生产中常用的材料，所用到的含碳材料为电解车间的电解槽产生的废阴极、废碳块或碳素厂不用的碳粉、除尘粉等含有碳的材料。
[0014]实施例1
一种阳极钢爪保护瓦，其特征在于:由含碳原料与石油焦、单质硅粉和高岭土混合后使用制瓦机压制而成，其中，石油焦、单质硅粉和高岭土的重量分别为含碳原料重量的5%、
0.5%和1%，其制备方法如下:
1)分别取石油焦、单质硅粉和高岭土，并将上述原料和含碳原料均磨成100目以下的细粉，然后按照上述的比例称取含碳原料、石油焦、单质硅粉和高岭土备用；
2)分别取步骤I)中称量好的含碳原料、石油焦和高岭土混合均匀，然后在氮气氛围中以1300°C的温度煅烧lh，冷却后取出磨成100目以下的混合细粉，备用；
3)取步骤I)中称量好的单质硅粉与步骤2)中制备的混合细粉混合均匀，然后使用制瓦机压制成所需要的保护瓦产品。
[0015]实施例2
一种阳极钢爪保护瓦，其特征在于:由含碳原料与石油焦、单质硅粉和高岭土混合后使用制瓦机压制而成，其中，石油焦、单质硅粉和高岭土的重量分别为含碳原料重量的20%、3%和5%，其制备方法如下:
I)分别取石油焦、单质硅粉和高岭土，并将上述原料和含碳原料均磨成100目以下的细粉，然后按照上述的比例称取含碳原料、石油焦、单质硅粉和高岭土备用；
2)分别取步骤I)中称量好的含碳原料、石油焦和高岭土混合均匀，然后在氮气氛围中以1500°C的温度煅烧3h，冷却后取出磨成100目以下的混合细粉，备用；
3)取步骤I)中称量好的单质硅粉与步骤2)中制备的混合细粉混合均匀，然后使用制瓦机压制成所需要的保护瓦产品。
[0016]实施例3
一种阳极钢爪保护瓦，其特征在于:由含碳原料与石油焦、单质硅粉和高岭土混合后使用制瓦机压制而成，其中，石油焦、单质硅粉和高岭土的重量分别为含碳原料重量的13%、1.8%和3%，其制备方法如下:
O分别取石油焦、单质硅粉和高岭土，并将上述原料和含碳原料均磨成100目以下的细粉，然后按照上述的比例称取含碳原料、石油焦、单质硅粉和高岭土备用；
2)分别取步骤I)中称量好的含碳原料、石油焦和高岭土混合均匀，然后在氮气氛围中以1400°C的温度煅烧2h，冷却后取出磨成100目以下的混合细粉，备用；
3)取步骤I)中称量好的单质硅粉与步骤2)中制备的混合细粉混合均匀，然后使用制瓦机压制成所需要的保护瓦产品。
[0017]实施例4
为了使单质硅粉与混合细粉混合的更加均匀致密，以及更好的使单质硅粉起到防氧化的目的，可以在步骤3)中可以加入含碳原料重量0.5-1.5%的松香；
含有松香的阳极钢爪保护瓦的制备方法如下:
1)分别取石油焦、单质硅粉、高岭土和松香，并将上述原料和含碳原料均磨成100目以下的细粉，然后按照石油焦、单质硅粉、高岭土和松香的重量分别为含碳原料重量的5-20%、
0.5-3%、1-5%和0.5-1.5%的比例称取含碳原料、石油焦、单质硅粉、高岭土和松香，备用；
2)分别取步骤I)中称量好的含碳原料、石油焦和高岭土混合均匀，然后在氮气氛围中以1300-1500°C的温度煅烧l_3h，冷却后取出磨成100目以下的混合细粉，备用；
3)先将步骤I)中称量好的松香熔化，然后将熔化后的松香与步骤I)中称量好的单质硅粉混合均匀后加入到步骤2)中制备的混合细粉中，再次混合均匀后，使用制瓦机压制成所需要的保护瓦产品。
【权利要求】
1.一种阳极钢爪保护瓦，其特征在于:由含碳原料与石油焦、单质硅粉和高岭土混合后使用制瓦机压制而成，其中，石油焦、单质硅粉和高岭土的重量分别为含碳原料重量的5-20%、0.5-3%和 1-5%。
2.如权利要求1所述的一种阳极钢爪保护瓦，其特征在于:还含有含碳原料重量0.5-1.5%的松香。
3.如权利要求1所述的一种阳极钢爪保护瓦，其特征在于:所述含碳原料为电解车间的电解槽产生的废阴极、废碳块或碳素厂不用的碳粉、除尘粉。
4.如权利要求1所述的一种阳极钢爪保护瓦的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)分别取石油焦、单质硅粉和高岭土，并将上述原料和含碳原料均磨成100目以下的细粉，然后按照权利要求1所述的比例称取含碳原料、石油焦、单质硅粉和高岭土备用； 2)分别取步骤I)中称量好的含碳原料、石油焦和高岭土混合均匀，然后在氮气氛围中以1300-1500°C的温度煅烧l_3h，冷却后取出磨成100目以下的混合细粉，备用； 3)取步骤I)中称量好的单质硅粉与步骤2)中制备的混合细粉混合均匀，然后使用制瓦机压制成所需要的保护瓦产品。
5.如权利要求2所述的一种阳极钢爪保护瓦的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)分别取石油焦、单质硅粉、高岭土和松香，并将上述原料和含碳原料均磨成100目以下的细粉，然后按照权利要求2所述的比例称取含碳原料、石油焦、单质硅粉、高岭土和松香备用； 2)分别取步骤1)中称量好的含碳原料、石油焦和高岭土混合均匀，然后在氮气氛围中以1300-1500°C的温度煅烧l_3h，冷却后取出磨成100目以下的混合细粉，备用； 3)先将步骤1)中称量好的松香熔化，然后将熔化后的松香与步骤I)中称量好的单质硅粉混合均匀后加入到步骤2)中制备的混合细粉中，再次混合均匀后，使用制瓦机压制成所需要的保护瓦产品。
【文档编号】C25C3/12GK103789793SQ201410017088
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】王会智 申请人:王会智