[发明专利]一种铝电解炭素阳极抗氧化涂层及其涂覆方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝电解炭素阳极抗氧化涂层及其涂覆方法。

背景技术

在铝电解生产过程中，碳素阳极既承担着导电作用，又参与电化学反应、不断的消耗，对技术经济指标和原铝质量都有着极为重要的影响，因此被称为铝电解槽的“心脏”。碳素阳极消耗是原铝生产成本的主要组成部分之一，约占总成本15％。

目前，国内外铝电解企业对于提高碳素阳极的抗氧化性、降低碳耗指标的技术工作可以归纳为如下几项措施：(1)提高碳阳极的生产质量，加强电解槽工艺操作和技术条件的管理，使电解槽进一步平稳高效运行。(2)用氧化铝原料作为覆盖保护层是目前铝电解厂常用的方法，但是疏松、不均匀的氧化铝层不能确保碳与空气隔绝。(3)部分铝电解厂用熔融铝作为碳阳极的保护层，但该方法存在经济上的问题。在阳极表面需要0.8～1.0g/cm²的铝，铝和碳的不润湿导致涂层不均匀、脱落，既耗铝又不能防止碳的氧化。(4)对碳阳极进行改性，采用适宜添加剂降低阳极被氧化活性的方法，并未见工业化应用。这些措施都存在技术或经济方面的局限性。

比较经济有效的方法是在碳素阳极表面涂覆一层复合抗氧化薄膜(涂层)。起到减少由于CO₂和空气燃烧而引起的预焙阳极过量碳耗的作用；同时该抗氧化涂层的存在还可以适当减薄阳极碳块上覆盖层的厚度，以利于满足大型预焙电解槽顶部散热的要求；由于覆盖层过厚造成的上部碳块过热而引起的氧化，也可以因此而得到减少。有效的抗氧化涂层既能减少阳极过量消耗，又能在减薄阳极上部保温料的厚度，增加散热，优化电解槽热场，维持电解槽热平衡，平稳铝电解生产，增加槽寿命。

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，提供一种能有效地阻挡空气和CO₂与碳素阳极碳的接触，避免或减少碳素阳极碳的过量消耗，延长炭素阳极寿命的铝电解炭素阳极抗氧化涂层及其涂覆方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种铝电解炭素阳极抗氧化涂层，其特征在于在铝电解碳素阳极表面带有有经重量百分比组成包括1％—25％的双酚A型的水性环氧树脂、0.1％—16％的碳化硼、2％-13％的硼酸和/或氧化硼、15％—50％的氧化铝、0％-20％的拟薄水铝石、10％—30％的氧化铝溶胶、0.1％—0.3％的消泡剂，余量为水的混合涂料喷涂于电极表面、干燥形成的抗氧化涂层。

本发明的一种铝电解炭素阳极抗氧化涂层，其特征在于所述的抗氧化涂层是分若干次喷涂于电极表面、经干燥形成的抗氧化涂层，且喷涂于电极表面涂层由里至外，其混合涂料成分中碳化硼含依次递减。

本发明的一种带有抗氧化涂层的铝电解碳素阳极，其特征在于所述的抗氧化涂层的厚度为0.1-0.2mm

本发明的一种带有抗氧化涂层的铝电解碳素阳极，其特征在于所述的抗氧化涂层是分三次喷涂于电极表面、经干燥形成的抗氧化涂层。

本发明的一种带有抗氧化涂层的铝电解碳素阳极，其特征在于所述的抗氧化涂层是分四次喷涂于电极表面、经干燥形成的抗氧化涂层。

本发明的一种带有抗氧化涂层的铝电解碳素阳极，其特征在于所述的抗氧化涂层是分五次喷涂于电极表面、经干燥形成的抗氧化涂层。

一种铝电解炭素阳极抗氧化涂层的涂覆方法，其特征在于其涂覆过程包括：

(1)配制涂层的涂料；

(2)清洁碳素阳极表面；用高压空气吹洗碳素阳极表面，使碳素阳极表面洁净无尘；

(3)将清洁后的碳素阳极吊装至喷涂设备的箱体之中，采用箱式多枪快速喷涂法将涂料依次喷涂于阳极表面。

本发明的一种铝电解炭素阳极抗氧化涂层的涂覆方法，其特征在于喷涂分若干次喷涂于电极表面、经干燥形成的抗氧化涂层时，首先喷涂碳化硼含量最高的涂料，然后喷涂涂碳化硼含量较低的涂料。