[发明专利]一种电解铝预焙阳极钢爪防腐涂料及制备方法

说明书

本发明公开了一种电解铝预焙阳极钢爪防腐涂料的制备方法，该涂料是一种黏稠无毒宾汉塑形流体材料。组成特征：由陶瓷组元、催化成膜组元、碱金属协同催化组元、稀土催化组元以及水组成。本发明制备的电解铝预焙阳极钢爪保护涂料可在500℃低温烧结，在钢爪表面形成陶瓷隔离层，隔绝氟化氢、冰晶石蒸汽、二氧化碳、空气与钢爪的接触，进而解决阳极钢爪的高温环境下的氧化消耗和腐蚀问题。

技术领域

本发明涉及新材料领域，具体涉及一种电解铝预焙阳极钢爪防腐涂料及制备方法。

背景技术

电解铝所用的阳极钢爪的爪腿插入嵌固在碳素阳极的碳碗之中，向碳碗与阳极钢爪的缝隙中浇铸磷铁水，作为连接阳极与铝导杆的强电流导体，同时起到支撑和联接铝导杆的作用。阳极钢爪在300-950℃高温下处在空气、氟化氢及高浓度CO₂的气氛中，不断受到强腐蚀性熔融冰晶石蒸汽的腐蚀，缩短了钢爪的使用周期，有研究表明阳极钢爪氧化腐蚀自700℃就进入了加速腐蚀状态。在阳极钢爪与碳电极中，磷铁环结合部以上的爪腿部分是最容易被腐蚀、氧化的部位，最终生成氧化铁与四氧化三铁，二者混合形成黑色的氧化物，黑色氧化物易脱落并混合于铝电解槽覆盖料之中，随着覆盖料在电解槽中的循环往复最终进入铝液，使铝液中铁含量升高，铝液品位下降，降低了阳极钢爪的使用周期，同时Fe³⁺与Fe²⁺离子的循环放电，一定程度的降低了电流效率，给生产带来了不利影响。

针对阳极钢爪氧化腐蚀的问题，常见的有碳素保护环、氧化铝保护环、铝管保护等多种方法。碳素保护环和氧化铝保护环都是为了提高阳极使用周期，减少换极数量，降低阳极残极剩余量，提高阳极利用率为目的。虽然碳素保护环能较好的保护阳极钢爪，但是引入系统的碳素会污染电解质，增加电解质电阻，使电解铝能耗增加；氧化铝保护环采用电解铝生产用原料氧化铝做保护环基材，虽然解决了碳素保护环对电解质冰晶石再利用的碳污染问题，但氧化铝保护环结构较疏松，并不能很好的隔离钢爪与空气、高浓度二氧化碳及强腐蚀电解质蒸汽，因此对阳极钢爪的保护作用有限，所以一种能够克服上述缺陷的、解决阳极钢爪氧化腐蚀问题的方法可以有效延长阳极钢爪的寿命，消除钢爪氧化腐蚀对生产的不利影响。

发明内容

本发明的目的是针对目前铝电解存在的问题，提供一种电解铝预焙阳极钢爪防腐涂料及其制备方法，该涂料可解决铝电解生产过程中钢爪使用周期短以及铝液中铁含量偏高以及阳极钢爪的高温氧化消耗和电解质蒸汽腐蚀的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种电解铝预焙阳极钢爪防腐涂料的制备方法,包括原料的选取和加工，所述原料按重量百分比由陶瓷基组元28-42%、催化成膜组元18-28%、碱金属协同催化组元8-12%、稀土催化组元0.5-1%和余量的水组成；其中陶瓷基组元为三氧化二铝，催化成膜组元由钾长石粉和氟化钠加工而成，碱金属协同催化组元为氢氧化钠,稀土催化组元为含钇稀土矿。

作为优选的，所述催化成膜组元的制作工艺是：将钾长石、氟化钠和含钇稀土矿混合，并对混合物依次进行球磨、煅烧、冷却、加水球磨水洗、离心脱水和干燥得到催化成膜组元与稀土催化组元的混合物A。

作为优选的，所述钾长石和氟化钠按质量比3：1混合。

作为优选的，将混合物首先进行1-3h的球磨至粒度小于3000目，再在830-850℃煅烧4h，然后冷却至250℃以下。

作为优选的，所述干燥是在120℃干燥1-2h至水含量低于0.5%，然后再次球磨1-3h。

作为优选的，向混合物A中加入碱金属协同催化组元得到混合物B，对混合物B进行球磨、熔烧和水淬得到水淬珠。

作为优选的，所述对混合物B进行球磨、熔烧是对混合物B进行1-3h的球磨至粒径小于325目后，在900-1100℃进行高温熔烧。