专利名称：一种铝电解惰性阳极预热-更换用保温包覆材料及制备方法
技术领域：
本发明与铝电解及铝电解用惰性阳极有关，特别涉及一种铝电解惰性阳 极在生产过程中预热一更换用保温包覆材料及制备方法。
技术背景Hall-Heroiil熔盐电解法是现今唯一的工业炼铝方法，使用惰性阳极取代 碳阳极是铝电解工业发展的趋势。由于铝电解高温熔盐对材料严重的腐蚀作 用，能满足铝电解惰性阳极要求的材料主要有金属或金属合金、金属氧化物 和金属陶瓷三种。除金属或合金外，金属氧化物和金属陶瓷的抗热震性能都 较差。惰性阳极在铝电解槽上的使用，需要首先采用碳阳极对电解槽焙烧启动， 电解槽运行正常后，再用经过预热的惰性阳极对碳阳极进行更换，使电解槽 操作由碳素阳极电解过渡到惰性阳极电解；此外，惰性阳极电解运行过程中， 也需要采用新的预热后惰性阳极对运行一定时间后的惰性阳极进行更换，以 保证惰性阳极铝电解槽的平稳运行。在预热一更换过程中，惰性阳极要经受 强大的热冲击、电流冲击和气体腐蚀作用，极易造成阳极的破损失效。发明内容针对惰性阳极预热一更换时容易发生破损失效的问题，本发明提供一种 用于铝电解惰性阳极在预热一更换过程中，降低惰性阳极受外界冲击作用的 保温包覆材料及其制备方法，利用该保温包覆材料有利于惰性阳极在预热一 更换过程中，避免受到强烈的热冲击、电流冲击和气体腐蚀作用而造成破损 失效，顺利实现阳极的预热一更换。一种铝电解惰性阳极预热一更换用保温包覆材料，其成分组成为-Me.,AlF -Me， Fx，各组分质量百分含量为1 100% Me.,AlFfi、 0 99% A1A、 0 40%Me， F" Me:AlF,i为Me的氟铝酸盐，其中Me为Na、 K或Li中的 至少一种；Me' F,、为Me'的氟化物盐，其中Me，为Al、 Mg、 Ca、 Ba、 Na、 K 或U中的至少一种。一种铝电解惰性阳极预热一更换用保温包覆材料的制备方法，将组分
Me:,AlFH、 AlA和Me' F,按比例配料，混合；在一容器底部填充2mm以上厚度 的该保温包覆材料，将惰性阳极或惰性阳极组(2个以上惰性阳极)置于容器 内，惰性阳极或惰性阳极组四周与容器侧壁保持2mm以上距离；在容器内填 充保温包覆材料，惰性阳极顶部覆盖2mm以上的保温包覆材料；将装有惰性 阳极与保温包覆材料的容器置于高温炉内，煅烧0.5 40小时，煅烧温度为 300 1500°C;煅烧完毕，将容器与惰性阳极分离，使惰性阳极或惰性阳极组 包覆有保温包覆材料。本发明提出的铝电解惰性阳极预热 一 更换用保温包覆材料 Me:iAlFH-A120:,-Me' Fx的原料组成可根据铝电解质的具体组成进行调整，使其在 预热一更换后容易与阳极分离，同时不会对电解质造成污染或其它不利影响； 在保温包覆材料制作过程中，通过调整各种原料组成、填充密度、煅烧温度 与煅烧时间，可烧结出具有不同孔隙率的多孔结构保温包覆材料，使其具有 良好的保温包覆性能，有效避免惰性阳极预热一更换过程由于热冲击、电流 冲击和气体腐蚀作用而破损失效等问题。
具体实施方式
实施例1: 一种Na:,AlFH-AlA保温包覆材料铝电解惰性阳极预热一更换用Na:iAlFK-Al20:,保温包覆材料的原料配方(按 质量百分含量计)为30% Na..iAlFH、 70% A120:,;将两种原料按比例混合均匀， 在一石墨坩埚内填充混合后的原料，使其捣实后的厚度为5mm左右，将惰性 阳极置于石墨坩埚内，四周填充并捣实约20 mm混合后原料；将装有惰性阳 极的石墨坩埚置于电阻炉内，以每分钟2'C的速率升到100(TC并保温2小时， 随炉冷却后，将石墨坩埚去除，得到包覆有Na:,AlFfAl20:,保温包覆料的惰性阳 极。利用该保温包覆材料包覆的惰性阳极，在102(TC温差下急冷急热循环8 次，惰性阳极外形完整、表面未出现裂纹。Na:,AlF「Al必,保温包覆材料可用于 惰性阳极在电解质中含有Na,Al^和A:UO:,的铝电解槽上的预热一更换。 实施例2: —种Na:,AlF,「Li:,AlF,「AlA-CaF2保温包覆材料 铝电解惰性阳极预热-更换用Na:,AlFH-Li:,AlF「A1A-CaF2保温包覆材料的 原料配方(按质量百分含量计)为200/0Na:,AlFfi、 5呢Li:臭、70M1A、 5%CaF2; 将上述四种原料按比例混合均匀，在一钢制坩埚内填充混合后原料，使其捣
实后的厚度为5mm左右，将由四个惰性阳极组成的惰性阳极组置于钢制坩埚 中，四周填充并捣实约15 mm的混合后原料；将装有惰性阳极组的钢制坩埚 置于电阻炉内，以每分钟5"C的速率升到95(TC并保温5小时，随炉冷却后， 将钢制坩埚除去，得到包覆有保温包覆料的惰性阳极组。包覆有保温包覆料的惰性阳极组，在96(TC温差下急冷急热循环12次， 惰性阳极外形完整、表面未出现裂纹。该种保温包覆材料可用于惰性阳极在 电解质中含有或可添加Na:,AlK、 Li:,AlF" Al力:,和CaF2的铝电解槽上的预热一 更换。实施例3: —种Na3AlFfi-K:,AlF,「Al20f CaF2-MgF2保温包覆材料 铝电解惰性阳极预热-更换用N^AlFHUlFH-AlA-CaFrMgR保温包覆材 料的原料配方(按质量百分含量计)为..15Q/。Na,iAlF6、 10%K.,AlFfi、 65% A1A、 5%CaF2、 5%MgF2;将上述五种原料按比例混合均匀，在一刚玉坩埚内填充混合 后原料，使其捣实后的厚度为10mm左右，将惰性阳极置于刚玉坩埚内，四周 填充并捣实约10 mm混合后原料；将装有惰性阳极的刚玉柑埚置于电阻炉内， 以每分钟2"C的速率升温到87(TC并保温10小时，随炉冷却后，将刚玉埘埚 去除，得到包覆有保温包覆料的惰性阳极。包覆有保温包覆料的惰性阳极，在90(TC温差下急冷急热循环20次，惰 性阳极外形完整、表面未出现裂纹。该种保温包覆材料可用于惰性阳极在电 解质中含有或可添加Na:,AlF" K:,AlF(i、 ALO:,、 CaR和MgF2的铝电解槽上的预热 一更换。
权利要求
1.一种铝电解惰性阳极预热一更换用保温包覆材料，其特征在于成分组成为Me3AlF6-Al2O3-Me’Fx，各组分质量百分含量为1～100％Me3AlF6、0～99％Al2O3、0～40％Me’Fx；Me3AlF6为Me的氟铝酸盐，其中Me为Na、K或Li中的至少一种；Me’Fx为Me’的氟化物盐，其中Me’为Al、Mg、Ca、Ba、Na、K或Li中的至少一种。
2. —种铝电解惰性阳极预热一更换用保温包覆材料的制备方法，其特征 在于将组分Me3AlK、 AlA和Me' Fx按权利要求l所述比例配料，混合；在 一容器底部填充2mm以上厚度的保温包覆材料，将惰性阳极置于容器内，惰 性阳极四周与容器侧壁保持2mm以上距离；在容器内填充保温包覆材料，惰 性阳极顶部覆盖2ram以上的保温包覆材料；将装有惰性阳极与保温包覆材料 的容器置于高温炉内，煅烧0.5 40小时，煅烧温度为300 150(TC;煅烧完 毕，将容器与惰性阳极分离，使惰性阳极包覆有保温包覆材料。
3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述惰性阳极为惰性 阳极组，即2根及以上的惰性阳极。
全文摘要
一种铝电解惰性阳极预热-更换用保温包覆材料及制备方法，其成分组成为Me<sub>3</sub>AlF<sub>6</sub>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-Me’F<sub>x</sub>，各组分质量百分含量为1～100％Me<sub>3</sub>AlF<sub>6</sub>、0～99％Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、0～40％Me’F<sub>x</sub>。将组分Me<sub>3</sub>AlF<sub>6</sub>、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和Me’F<sub>x</sub>按比例配料，混合；将惰性阳极置于容器内，使惰性阳极包覆2mm以上的保温包覆材料，煅烧0.5～40小时，煅烧温度为300～1500℃。本发明提供的保温包覆材料，在预热-更换后容易与阳极分离，同时不会对电解质造成污染或其它不利影响；其具有良好的保温包覆性能，有效避免惰性阳极预热-更换过程由于热冲击、电流冲击和气体腐蚀作用而破损失效等问题。
文档编号C04B35/515GK101104942SQ20071003482
公开日2008年1月16日 申请日期2007年4月26日 优先权日2007年4月26日
发明者刘业翔, 刘风琴, 周科朝, 杰 孟, 刚 张, 雷 张, 张吉龙, 劼 李, 李志友, 玉 王, 王家伟, 田忠良, 赖延清, 顾松青 申请人:中南大学;中国铝业股份有限公司