[发明专利]一种电解铝预焙碳素阳极陶瓷基高温抗氧化涂料及其制备方法

说明书

本发明制备一种电解铝预焙碳素阳极陶瓷基高温抗氧化涂料，涂覆在预焙碳素阳极表面，低温烧结致密，毛细孔收缩，形成一个与预焙碳素阳极附着性好的、完整致密、高强度的保护隔绝层，长期耐受800℃以上高温，起到有效隔绝预焙碳素阳极与空气的接触、碳素阳极侧面与CO₂的接触，从而延长碳素阳极的使用寿命，并降低30％的碳渣掉落。

技术领域

本发明涉及一种电解铝预焙碳素阳极陶瓷基高温抗氧化涂料及其制备方法。

背景技术

现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝熔融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃～970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，即电解。主要化学反应示意如下:2Al₂O₃+3C＝4Al+3CO₂↑，CO₂+C＝2CO↑。阳极:2O^2ˉ+C－4e^ˉ＝CO₂↑、阴极:Al³⁺+3e^ˉ＝Al。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯、型材等。

目前，我国电解铝厂电解槽的阳极效应系数较高；吨铝电耗比欧洲领先水平的高；平均槽寿命普遍较短；国外领先水平的电流效率已达96％，而中国75％以上的企业的电流效率只有92.5％～93.5％，而且还有相当多的工厂的整流效率计算偏低；在同等电耗条件下，中国电解槽的阳极电流密度设计仅为0.7～0.735A/cm²，这就意味着等同单位面积电解槽的产量低，因此，今后一段时间内，中国铝电解的一项主要任务就是最大限度地提高电解槽单位面积产量。碳素阳极的质量和工作状况对电解正常生产及电流效率、电能消耗、原铝品位等经济技术指标影响十分巨大，因此提高碳素阳极的抗氧化性具有重要意义。

预焙碳素阳极陶瓷基高温抗氧化涂料是一种涂覆在阳极表面的防腐涂料，具有可常温固化、干燥迅速、施工方便、无毒、耐高温、防腐性能优异，硬度高、附着力好、不粘等优点，初始烧结温度约为420℃，低温烧结致密，毛细孔收缩，形成一个完整致密高强度的保护隔绝层，长期耐受800℃以上高温，抵御空气、氟化氢气体及高浓度的CO₂侵蚀，最终达到防止腐蚀的目的。

制造碳素阳极的主要原料是石油焦、沥青及残破碳素阳极磨碎料。在当前的铝电解工艺中，难以完全隔绝阳极与空气的接触，更无法隔绝碳素阳极侧面与CO₂的接触，阳极侧部裸露在CO₂之中。阳极与氧化性气体发生的氧化还原反应和与CO₂接触发生的布多尔反应，造成了碳素阳极的过量消耗。特别是发生在沥青与石油焦、残破碳素阳极磨碎料之间的选择性氧化导致残极破碎骨料与石油焦形成突起、剥落、掉块，掉落的碳渣恶化电解质的性能和铝液质量，分析测试电解质中的碳渣含量可达到0.01％～0.05％，导致电流效率出现不同程度的下降。

电解铝产量逐年增加，优质石油焦减少，碳素阳极生产企业不得不使用微量元素含量较高的石油焦，而金属微量元素对阳极的氧化有催化作用，无法脱除，因此提高阳极本身的抗氧化性较为困难。目前，为提高阳极抗氧化性，一般在阳极表面涂覆耐高温的致密涂层，阻止氧化性气体的渗透氧化，这种做法可有效降低阳极无谓消耗，减少温室气体排放。

发明内容

本发明的目的：一、制备一种电解铝预焙碳素阳极陶瓷基高温抗氧化涂料，涂覆在预焙碳素阳极表面，低温烧结致密，毛细孔收缩，形成一个与预焙碳素阳极附着性好的、完整致密、高强度的保护隔绝层，长期耐受800℃以上高温，起到有效隔绝预焙碳素阳极与空气的接触、碳素阳极侧面与CO₂的接触，从而延长碳素阳极的使用寿命，并降低30％的碳渣掉落。

二、提供一种电解铝预焙碳素阳极陶瓷基高温抗氧化涂料的制备方法。