本发明涉及电解铝行业设备配件技术领域，具体涉及一种用于电解铝阳极钢爪保护环的制备方法。
背景技术：
电解铝行业是一个庞大的产业，提供的就业岗位多，产出的污染源也多，铝灰就是其中的一项。目前废铝灰已被列入国家危险废物名录，确认废铝灰为危险废物。如铝电解企业年产50万吨原铝，而产生的废铝灰就达5000吨，很多企业处置铝灰的方式为单纯的外卖，每吨约1000元，年回收才500万元，浪费和损失极大。
与此同时，大型预焙槽所用的铸钢爪，工作环境温度高，因高温氧化导致每周期直径减少2.32mm左右,氧化皮非常严重，导致以下问题：第一，钢爪电阻增大，耗电量增加；第二，氧化皮通过面壳料、直接散落等途径进入电解槽，引起原铝铁含量明显增加，也给铸造增加了配包难度，增加了损失；第三，钢爪维护费用大幅增加，年可达上千万元(产能50万吨/年规模)。
近年来，许多电解铝厂在使用和不使用碳素保护环之间来回摇摆。在肯定保护环效果的同时，又因碳素环造价较高，碳素环碎块容易进入面壳料系统污染电解质，增加电解质压降而苦恼。
电解铝企业大量的废铝灰也不容易处理，外卖价格很低，往电解槽中添加又会引起电压升高，产生沉降。
现有的纸质阳极保护环的价格为8元/付左右，部分企业尝试停止使用阳极保护环。但也发现，钢爪由于失去保护而在高温下加剧氧化，也是铝液中铁含量升高的一个重要原因，铁平均值接近0.20％，品级面临从99.70降低到99.50的风险。
同时，钢爪维护难度也在大大增加，有时生产也会受到影响，年维修费用达千万元，这也是一个重要的成本降低点。
因此，探索一种既能回收铝灰，又可以保护钢爪的技术，可以达到一举多得的效果，并对降低企业废料处理成本、加快处理效率、节约资源和提高企业经济效益具有重大意义，同时还具有极大的社会效益。
为此，有人尝试以铝灰作为原料来制作钢爪保护环，如中国发明专利cn201310182498.3公开了一种电解铝用阳极钢爪保护环的制备方法，该方法在原料组合中采用铝灰作为原料之一，可以在一定程度上对废铝灰回收再利用，达到降低成本的效果。然而，该方法仅仅是将铝灰作为原料之一，其还是以石油焦作主要原料，并用以煤沥青作为业结剂，这在很大程度上消弱了其效果。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的缺点，提供一种直接采用电解铝企业产生的废铝灰作为原料来制备电解铝钢爪铝灰保护环的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种电解铝钢爪铝灰保护环的制备方法，其特征在于：以铝灰作为原料，包括以下步骤，
a、将铝液铸造时打捞的铝灰原料冷却至常温，然后用球磨机磨碎，选取粒度≤2mm的料备用；
b、将选取好的料经混捏机干混5-10分钟，然后加入占原料总重8-12％的粘合剂，再经混捏机湿混15-20分钟，最后放入成型机振动成型得到生铝灰保护环；所述粘合剂为采用瓦楞纸浸水粉碎后形成的纸灰粘合剂，该粘合剂对铝灰粉碎料具有极好的粘合效果；
c、将生铝灰保护环放入焙烧炉，按照焙烧工艺焙烧至300±10℃，加热30分钟，然后冷却至室温即得到成品铝灰保护环；
其中，所述铝灰原料的成分按质量分数如下，刚玉al2o3为65-74％，氮化铝aln为14-20％，岩盐nacl为3-5％，氟化钠naf为9-13％；
制得的生铝灰保护环的成分按质量分数如下，刚玉al2o3为45-51％，岩盐nacl为9-13％，三羟铝石al(oh)3为8-12％，尖晶石(mg0.4al0.6)al1.8o4为25-29％，氟石caf2为3-5％；
制得的成品铝灰保护环的成分按质量分数如下，刚玉al2o3为54-60％，含钾岩盐na0.9k0.1cl为3-5％，卤砂nhcl4为1-3％，氟石caf2为1-3％，石英sio2为6-10％，氟镁钠石namgf3为25-29％；成品铝灰保护环的耐压值为50-70kg，电阻率和电解质相同。
进一步地，在步骤a中，所述铝灰原料用球磨机研磨时其残留率＜10％。
优选地，在步骤b中，采用成型机振动成型时的压力为50-60吨。
优选地，所述粘合剂为采用瓦楞纸浸水粉碎后制成的含水率为30-65％的糊状纸灰粘合剂。
本发明通过直接采用废铝灰作为原料，并配以瓦楞纸制作的粘合剂，能够很好地解决铝灰的粘合问题，从而达到变废为宝的效果，改变传统方法需要以石油焦等作为共同原料的做法，可大幅提高废铝灰的回收利用率，并极大地降低企业的生产成本(如产能为50万吨的企业年节约钢爪维修费600万元以上)，并且对电解质系统没有影响，使原铝质量100％为al99.70。同时，每个换极周期的钢爪直径变细速率可以从2.32mm降低到0.75mm，这可使原铝铁含量降低约0.03％；钢爪寿命延长3倍；另外，由于铝灰中近80％为氧化铝，从而还可以降低氧化铝消耗约5kg/tal。
具体实施方式
下面结合具体实施方式做进一步说明：
实施例1
所述电解铝钢爪铝灰保护环的制备方法，包括以下步骤，
a、将铝液铸造时打捞的铝灰原料冷却至常温，然后用球磨机磨碎，选取粒度≤2mm的料备用；
b、将选取好的料经混捏机干混5-10分钟，然后加入占原料总重8％的粘合剂，再经混捏机湿混15-20分钟，最后放入成型机振动成型得到生铝灰保护环；所述粘合剂为采用瓦楞纸浸水粉碎后形成的纸灰粘合剂；
c、将生铝灰保护环放入焙烧炉，按照焙烧工艺焙烧至300±10℃，加热30分钟，然后冷却至室温即得到成品铝灰保护环；
其中，所述铝灰原料的成分按质量分数如下，刚玉al2o3为65％，氮化铝aln为20％，岩盐nacl为5％，氟化钠naf为10％；
制得的生铝灰保护环的成分按质量分数如下，刚玉al2o3为45％，岩盐nacl为13％，三羟铝石al(oh)3为12％，尖晶石(mg0.4al0.6)al1.8o4为25％，氟石caf2为5％。
制得的成品铝灰保护环的成分按质量分数如下，刚玉al2o3为54％，含钾岩盐na0.9k0.1cl为5％，卤砂nhcl4为3％，氟石caf2为3％，石英sio2为6％，氟镁钠石namgf3为29％；成品铝灰保护环的耐压值为50-70kg，电阻率和电解质相同。
在步骤a中，所述铝灰原料用球磨机研磨时其残留率＜10％。
在步骤b中，采用成型机振动成型时的压力为50-60吨。
所述粘合剂为采用瓦楞纸浸水粉碎后制成的含水率为30-65％的糊状纸灰粘合剂，其中含水率50％最佳。
实施例2，所述电解铝钢爪铝灰保护环的制备方法，包括以下步骤，
a、将铝液铸造时打捞的铝灰原料冷却至常温，然后用球磨机磨碎，选取粒度≤2mm的料备用；
b、将选取好的料经混捏机干混5-10分钟，然后加入占原料总重10％的粘合剂，再经混捏机湿混15-20分钟，最后放入成型机振动成型得到生铝灰保护环；所述粘合剂为采用瓦楞纸浸水粉碎后形成的纸灰粘合剂，该粘合剂对铝灰粉碎料具有极好的粘合效果；
c、将生铝灰保护环放入焙烧炉，按照焙烧工艺焙烧至300±10℃，加热30分钟，然后冷却至室温即得到成品铝灰保护环；
其中，所述铝灰原料的成分按质量分数如下，刚玉al2o3为68％，氮化铝aln为17％，岩盐nacl为4％，氟化钠naf为11％；
制得的生铝灰保护环的成分按质量分数如下，刚玉al2o3为48.5％，岩盐nacl为10.9％，三羟铝石al(oh)3为9.9％，尖晶石(mg0.4al0.6)al1.8o4为26.7％，氟石caf2为4％；
制得的成品铝灰保护环的成分按质量分数如下，刚玉al2o3为57％，含钾岩盐na0.9k0.1cl为4％，卤砂nhcl4为2％，氟石caf2为2％，石英sio2为8％，氟镁钠石namgf3为27％；成品铝灰保护环的耐压值为50-70kg，电阻率和电解质相同。
实施例3，所述电解铝钢爪铝灰保护环的制备方法，包括以下步骤，
a、将铝液铸造时打捞的铝灰原料冷却至常温，然后用球磨机磨碎，选取粒度≤2mm的料备用；
b、将选取好的料经混捏机干混5-10分钟，然后加入占原料总重12％的粘合剂，再经混捏机湿混15-20分钟，最后放入成型机振动成型得到生铝灰保护环；所述粘合剂为采用瓦楞纸浸水粉碎后形成的纸灰粘合剂，该粘合剂对铝灰粉碎料具有极好的粘合效果；
c、将生铝灰保护环放入焙烧炉，按照焙烧工艺焙烧至300±10℃，加热30分钟，然后冷却至室温即得到成品铝灰保护环；
其中，所述铝灰原料的成分按质量分数如下，刚玉al2o3为74％，氮化铝aln为14％，岩盐nacl为3％，氟化钠naf为9％；
制得的生铝灰保护环的成分按质量分数如下，刚玉al2o3为51％，岩盐nacl为9％，三羟铝石al(oh)3为8％，尖晶石(mg0.4al0.6)al1.8o4为29％，氟石caf2为3％；
制得的成品铝灰保护环的成分按质量分数如下，刚玉al2o3为60％，含钾岩盐na0.9k0.1cl为3％，卤砂nhcl4为1％，氟石caf2为1％，石英sio2为10％，氟镁钠石namgf3为25％；成品铝灰保护环的耐压值为50-70kg，电阻率和电解质相同。
使用效果
表1钢爪直径减少情况对比表(mm)
表1列出了3个使用周期的试验结果。从中可以发现，采用铝灰环时，每个周期钢爪直径减少0.75mm，而不使用的为2.32mm。钢爪使用寿命可达不使用保护环的3倍，这将为电解企业每年节约几百万元的钢爪维护费用。
表2使用保护环前后的平均铁含量对比表(％)
从表2看出，在使用铝灰保护环后铁含量下降了0.0198％，而一、三的铁含量甚至是升高趋势，充分证明了保护环在降低铁含量方面的突出作用。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明的实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。