CN103320817A - 一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法。其特征在于其制备过程的步骤包括：（1）将配制耐火耐蚀浇注料；（2）将耐火耐蚀浇注料制成结构预制件，并对结构预制件进行预处理；（3）在电解槽炉膛上方，用制成的结构预制件，进行搭桥、堆砌，砌出保温与密封结构，使炉膛形成一个相对密封的空间；（4）在炉膛上方砌出的保温与密封结构上，再铺一层保温层；（5）炉膛上方砌成的保温与密封结构。本发明易实施、能够实现复杂结构的砌筑；能够对炉膛内熔融态的电解质进行保温和密封，使电解质界面不结壳；使用周期长、成本相对较低；能够大幅降低惰性电极铝电解槽上部的散热损失，从而降低惰性阳极铝电解槽的综合能耗。

Description

一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法

技术领域

本发明涉及一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法。

背景技术

低温铝电解工艺不仅能够有效地提高电流效率，降低能耗，还能延长电解槽寿命，有利于采用惰性电极材料，能减少对环境的污染，节约能源，是将来铝电解工业发展的必然趋势。在惰性电极铝电解槽中，采用的是惰性阳极，与传统预焙炭阳极铝电解槽相比，氧化铝分解后的氧气（2Al₂O₃ = 4Al+3O₂）从惰性阳极表面直接溢出，没有了炭阳极的氧化反应（C+O₂= CO₂），没有二氧化碳气体的排放。然而，正是如此，采用惰性阳极的铝电解槽，在电解过程少了大量的反应热，加之采用低温铝电解工艺，惰性电极铝电解槽在整体结构上，就更需要更多的保温和密封，以减少热量损失。

传统铝电解槽上部的保温与密封主要是靠电解质自身形成结壳，然后在结壳上铺上一层氧化铝或破碎好的覆盖料（氧化铝含量很高的结壳块），从而形成一层硬壳来达到保温的目的。但这种保温方式难以密封，散热量依然很大，其上部散热加上烟气带走的热量占总散热量的50%左右。此外这种方式还存在诸多缺点：覆盖料厚薄不均，导致保温均匀性差；电解温度升高时，覆盖料容易进入槽内，引起槽况和自身保温性能恶化；添加覆盖料过程繁琐。

在工业化惰性电极铝电解槽运行过程中，多采用低温电解质体系，其电解质表面不易形成结壳，不易采用传统预焙阳极铝电解槽一样的保温与密封；而且在保持相同槽电压的情况下，采用惰性阳极比碳阳极发热电压将减少约1V，即需要更好的保温来维持热平衡；因此，在惰性阳极铝电解槽炉膛上方，就需要用一种特殊的结构方式进行保温与密封。

铝电解槽中的电解质对材料的腐蚀特别强，特别是电解质液面处以及液面上方。电解质气氛中含有氟化氢气体，其会与水蒸气结合形成氢氟酸。此外，惰性电极铝电解槽排放的气体是氧气。在高温下氢氟酸和热氧气共同作用具有很强的腐蚀性能。因此，这种保温与密封结构的实现，需要特殊的工艺和材料。

目前，针对传统铝电解槽，也有一些保温和密封的方法：申请号为201120119314.5的中国专利《铝电解槽生产时保温和防氧化的保温覆盖装置》公开了一种铝电解槽生产时保温和防氧化的保温覆盖装置，该装置由钢构件板和保温材料块连接组成；申请号为200920125893.7的中国专利《一种铝电解槽侧部保温结构》则是通过侧部增加保温结构来达到整体保温的目的；申请号为201120122889.2的中国专利《一种铝电解槽保温盖板》提供了一种三层结构的铝电解槽保温盖板来减少电解槽内的热量散失。上述专利技术虽然对传统铝电解槽的保温密封有一定的效果，但是针对新型工业化惰性电极铝电解槽则不适用，特别是采用表面不易形成结壳的低温电解质体系以及竖式多室结构或双极性结构的铝电解槽。

在申请号为（201110166652.9、200910243385.3、200910243384.9）的专利申请中，提到过惰性电极铝电解槽上部保温密封，但均没有涉及到其具体结构的实现方法。

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，提供一种能够对炉膛内熔融态的电解质进行保温和密封，使电解质界面不结壳，易实施、能够实现复杂结构的砌筑；使用周期长、成本相对较低；能够大幅降低惰性电极铝电解槽上部的散热损失，从而降低惰性阳极铝电解槽综合能耗的惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案。

一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于其制备过程的步骤包括：

（1）将配制耐火耐蚀浇注料；

（2）将耐火耐蚀浇注料制成结构预制件，并对结构预制件进行预处理； 

（3）在电解槽炉膛上方，用制成的结构预制件，进行搭桥、堆砌，砌出保温与密封结构，使炉膛形成一个相对密封的空间；

（4）在炉膛上方砌出的保温与密封结构上，再铺一层保温层；

（5）炉膛上方砌成的保温与密封结构，留有电极悬挂口、下料口、观察口、出铝口、烟气出口。

本发明的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于电解槽运行过程中，惰性电极紧凑的排列在电极悬挂口内；下料口由下料器的引导槽遮盖；烟气出口由排烟管遮盖；观察口和出铝口由耐火耐蚀材料浇筑成的塞子遮盖；炉膛上方的保温与密封结构距电解质液面1cm以上，电解质被完全密封于炉膛内。

本发明的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于在炉膛上方砌成的保温与密封结构，为单电极悬挂口结构、可加长式单电极悬挂口结构、双电极悬挂口结构、并列多电极悬挂口结构、串联多电极悬挂口结构中的一种。

本发明的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于在炉膛上方砌成的保温与密封结构，其电极悬挂口的形状可以是方形、圆角方形、多边形等中的一种。

本发明的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于在炉膛上方保温与密封结构的堆砌方式，为多个结构预制件堆砌、整体浇筑单个结构预制件中的一种。

本发明的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于其的保温与密封结构采用耐火耐蚀浇注料的重量比组成为：64 %-72%的板状刚玉颗粒、12% -18%板状刚玉细粉或镁铝尖晶石细粉、6%-8%的氧化铝微粉或镁铝尖晶石微粉、2%-5%的氧化铝超微粉、0.2 %-1%的减水剂或分散剂、2%-8%的结合剂，混配而成。

本发明的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于所述的板状刚玉颗粒、板状刚玉细粉、镁铝尖晶石细粉、氧化铝微粉、镁铝尖晶石微粉、氧化铝超微粉，其颗粒最大粒径小于8mm；细粉粒径分布为200目-325目；微粉粒径分布为1μm-50μm；超微粉粒径分布为0.2μm-1μm。

本发明的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于其制备过程减水剂预先溶于水中或分散剂预先与结合剂混合；制备环境温度大于5℃小于25℃，相对湿度大于20%。

本发明的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于结合剂选自ρ- Al₂O₃、纯铝酸钙水泥中的一种或两种组合。

本发明的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于耐火耐蚀浇注料中氧化铝综合含量大于90 wt %，硅元素综合含量小于0.1 wt %，氧化钙综合含量小于1.5 wt %，氧化铁综合含量小于0.1 wt %。

本发明的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于所述的结构预制件，其重量大于20kg或长度大于0.5米小于4米。

本发明的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于所述的步骤（2）将耐火耐蚀浇注料制成结构预制件时；还进行结构预制件预处理，处理过程包括烘干、焙烧，烘干温度90-350℃，焙烧温度1350-1650℃。

本发明的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于所述的步骤（2）将耐火耐蚀浇注料制成结构预制件时；还进行结构预制件预处理还包括在磷酸二氢铝溶液中浸泡、烘干、焙烧，烘干温度80-120℃，焙烧温度350-500℃。

本发明的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于所述的步骤（4）的保温层，其材料为选自轻质保温浇注料制品、氧化铝空心球保温砖、梯度保温浇注料制品、硅酸钙板、陶瓷纤维毡、轻质保温砖中的一种或多种组合。

本发明的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于所述的步骤（4）的保温层，其能够接触到电解质气氛的表面，用耐火耐蚀涂料进行涂覆；耐火耐蚀涂料的主要成分为刚玉细粉或微粉，用磷酸或磷酸二氢铝溶液作结合剂；厚度为1-2mm。

本发明的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于所述的炉膛上方砌成的保温和密封结构，其搭桥、堆砌产生的缝隙用氧化铝、保温材料、耐火耐蚀浇注料、刚玉泥的物料进行填充和密封。

本发明具有以下优点：（1）易实施、能够实现复杂结构的砌筑；（2）能够对炉膛内熔融态的电解质进行保温和密封，使电解质界面不结壳；（3）使用周期长、成本相对较低；（4）能够大幅降低惰性电极铝电解槽上部的散热损失，从而降低惰性阳极铝电解槽的综合能耗。本发明的方法，适用于工业化惰性电极铝电解槽，特别是双极性多室结构或竖式多室结构铝电解槽。

附图说明

图1为本发明在惰性电极铝电解槽上实现的“双电极悬挂口结构”示意图；

图2为图1的局部剖视图。

图3为本发明在惰性电极铝电解槽上实现的“并列-多电极悬挂口结构”示意图；

图4为图3的局部剖视图。

图5为本发明在惰性电极铝电解槽上实现的“单电极悬挂口结构”示意图；

图6为图5的局部剖视图。

图7为本发明在惰性电极铝电解槽上实现的“可加长式单电极悬挂口结构”示意图；

图8为图7的局部剖视图。

图9为本发明在惰性电极铝电解槽上实现的“整体浇筑式双电极悬挂口结构”示意图；

图10为图9的局部剖视图。

    具体实施方式    

一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其制备过程的步骤包括：（1）将配制耐火耐蚀浇注料；（2）将耐火耐蚀浇注料制成结构预制件，并对结构预制件进行预处理；（3）在电解槽炉膛上方，用制成的结构预制件，进行搭桥、堆砌，砌出保温与密封结构，使炉膛形成一个相对密封的空间；（4）在炉膛上方砌出的保温与密封结构上，再铺一层保温层；（5）炉膛上方砌成的保温与密封结构，留有电极悬挂口、下料口、观察口、出铝口、烟气出口。

下面结合实施例和附图对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

其附图所示结构仅为能够实现的部分结构形式，并非是对专利技术的限制。如：整体浇筑也可用于单电极悬挂口结构、或多电极悬挂口结构；用预制结构件相互搭接，形成多个双电极悬挂口串接结构，即“串联-多电极悬挂口结构”等。这些采用整体浇筑，或各种不同结构预制件搭接、堆砌的形式实现对惰性电极铝电解槽炉膛上方保温与密封的结构均在本专利技术的保护之列。

图中：1为耐蚀浇注料结构预制件；2为出铝口（也可作为取样口或观察口）；3为取样口（也可作为出铝口或观察口）；4为边部下料口（也可作为观察口或取样口）；5为电极悬挂口；6为中间下料口（也可作为观察口或取样口）；7为观察口（也可作为取样口）；8为排烟口；9为钢制槽壳；10为耐火保温材料；11为炉膛内衬。

在以下实施例中，采用的板状刚玉颗粒其粒度等级为：0-0.5mm颗粒、0-1mm颗粒、1-3mm颗粒、3-6mm颗粒；采用的板状刚玉细粉、镁铝尖晶石细粉：粒径分布为200目-325目；采用的氧化铝微粉、镁铝尖晶石微粉：粒径分布为1μm-50μm；氧化铝超微粉：粒径分布为0.2μm-1μm。在制备过程中环境温度温度大于5℃小于25℃，湿度大于20%。所用到的二氢铝溶液、氧化铝均为工业级。

实施例1 

用70wt%的板状刚玉颗粒、7wt%板状刚玉细粉、5wt%镁铝尖晶石细粉、6wt%的氧化铝微粉、5wt%的氧化铝超微粉、1wt%的分散性氧化铝、2 wt%的ρ- Al₂O和4wt%的纯铝酸钙水泥，混合均匀，制成耐火耐蚀浇注料。其中氧化铝综合含量大于95 wt %，硅元素综合含量小于0.06 wt %，氧化钙综合含量小于1.42 wt %，氧化铁综合含量小于0.1 wt %；

用该耐火耐蚀浇注料浇筑成所需的大尺寸结构件（最长达3.3m，最重达980kg），以及下料口、出铝口的塞子，并将其在鼓风干燥箱中60℃、80℃、120℃、180℃分段进行烘干。

再用这些制品在电解槽炉膛上方堆砌出所需的保温与密封结构，并留出电极悬挂口、下料口、观察口、出铝口、烟气出口。大尺寸结构件之间的小缝隙用刚玉泥和氧化铝填充，大缝隙先用耐火耐蚀浇注料浇筑，然后用保温材料填充，最后统一由耐火耐蚀浇注料浇筑密封。上层的保温层采用氧化铝空心球保温砖，能够直接接触到电解质气氛的表面用刚玉质耐火耐蚀涂料进行涂覆，涂覆厚度为1-2mm。

保温与密封结构如图1所示的双电极悬挂口结构。电极悬挂口为长方形，宽度大于500mm、长度大于1200mm。

电解槽运行时惰性电极紧凑的排列在电极悬挂口内，下料口和烟气出口分别有下料引导槽以及烟管进行连接，对接处用刚玉泥密封。观察口和出铝口用相应的塞子密封。电解质液面距保温与密封结构的底部3-5cm，电解质被完全密封在电解槽炉膛内。该电解槽上部保温与密封结构，在本实施例的电解槽运行周期内无损坏。

实施例2 

用65wt%的刚玉颗粒、15wt%板状刚玉细粉、6wt%的氧化铝微粉、2wt%的镁铝尖晶石微粉、5wt%的氧化铝超微粉、7wt%的ρ- Al₂O₃，混合均匀，制成耐火耐蚀浇注料。另外在施工搅拌时，先将0.2wt%的柠檬酸钠溶于水中再搅拌。其中氧化铝综合含量大于96 wt %，硅元素综合含量小于0.05 wt %，氧化钙综合含量小于0.1 wt %，氧化铁综合含量小于0.1 wt %；

用该耐火耐蚀浇注料浇筑成所需的大尺寸结构件（最长达3.25m，最重达820kg），以及下料口、出铝口的塞子，并将其在鼓风干燥箱中60℃、80℃、120℃、180℃、200℃、240℃、280℃、320℃分段进行烘干。

再用这些制品在电解槽炉膛上方堆砌出所需的保温与密封结构，并留出电极悬挂口、下料口、观察口、出铝口、烟气出口。大尺寸结构件之间的小缝隙用刚玉泥和氧化铝填充，大缝隙先用耐火耐蚀浇注料浇筑，然后用保温材料填充，最后统一由耐火耐蚀浇注料浇筑密封。上层的保温层采用硅酸钙板、陶瓷纤维毡、轻质保温砖、氧化铝空心球保温砖堆砌而成，最外层用氧化铝空心球砖，并且在能够直接接触到电解质气氛的表面用刚玉质耐火耐蚀涂料进行涂覆，涂覆厚度为1-2mm。

保温与密封结构如图1所示的双电极悬挂口结构。电极悬挂口为长方形，宽度大于700mm、长度大于1600mm。

电解槽运行时惰性电极紧凑的排列在电极悬挂口内，下料口和烟气出口分别有下料引导槽以及烟管进行连接，对接处用刚玉泥密封。观察口和出铝口用相应的塞子密封。电解质液面距保温与密封结构的底部3-5cm，电解质被完全密封在电解槽炉膛内。该电解槽上部保温与密封结构，在本实施例的电解槽运行周期内无损坏。

实施例3 

用70wt%的板状刚玉颗粒、8wt%板状刚玉细粉、4wt%镁铝尖晶石细粉、6wt%的氧化铝微粉、5wt%的氧化铝超微粉、0.8wt%的分散性氧化铝、6wt%的ρ- Al₂O₃和0.2%柠檬酸钠（两者先预混），混合均匀，制成耐火耐蚀浇注料。其中氧化铝综合含量大于96 wt %，硅元素综合含量小于0.05 wt %，氧化钙综合含量小于0.1 wt %，氧化铁综合含量小于0.1 wt %；

用该耐火耐蚀浇注料浇筑成所需的大尺寸结构件（最长达3.25m，最重达820kg），以及下料口、出铝口的塞子，并将其在鼓风干燥箱中60℃、80℃、120℃、180℃、200℃、240℃、280℃、320℃分段进行烘干。然后再到特制高温炉中焙烧，焙烧终了温度为1650℃。

再用这些制品在电解槽炉膛上方堆砌出所需的保温与密封结构，并留出电极悬挂口、下料口、观察口、出铝口、烟气出口。大尺寸结构件之间的小缝隙用刚玉泥和氧化铝填充，大缝隙先用耐火耐蚀浇注料浇筑，然后用保温材料填充，最后统一由耐火耐蚀浇注料浇筑密封。上层的保温层采用硅酸钙板、陶瓷纤维毡、轻质保温砖、氧化铝空心球保温砖堆砌而成，最外层用氧化铝空心球砖，并且在能够直接接触到电解质气氛的表面用刚玉质耐火耐蚀涂料进行涂覆，涂覆厚度为1-2mm。

保温与密封结构如图2所示的并列-多电极悬挂口结构。本实施例电极悬挂口有3个，为长方形，宽度大于700mm、长度大于1600mm。

电解槽运行时惰性电极紧凑的排列在电极悬挂口内，下料口和烟气出口分别有下料引导槽以及烟管进行连接，对接处用刚玉泥密封。观察口和出铝口用相应的塞子密封。电解质液面距保温与密封结构的底部3-5cm，电解质被完全密封在电解槽炉膛内。该电解槽上部保温与密封结构，在本实施例的电解槽运行周期内无损坏。

实施例4 

用64wt%的板状刚玉颗粒、18wt%板状刚玉细粉、6wt%的氧化铝微粉、2wt%镁铝尖晶石微粉、2wt%的氧化铝超微粉、1wt%的分散性氧化铝、2 wt%的ρ- Al₂O和5wt%的纯铝酸钙水泥，混合均匀，制成耐火耐蚀浇注料。其中氧化铝综合含量大于95 wt %，硅元素综合含量小于0.08 wt %，氧化钙综合含量小于1.46 wt %，氧化铁综合含量小于0.1 wt %；

用该耐火耐蚀浇注料浇筑成所需的大尺寸结构件（最长达3.16m，最重达780kg），以及下料口、出铝口的塞子，并将其在鼓风干燥箱中60℃、80℃、120℃、180℃分段进行烘干。烘干后再到磷酸二氢铝溶液中浸泡36-48h。浸泡后，擦去表面液体，放入鼓风干加热炉中80℃-120℃恒温保持24h，再升至350℃-500℃烘干。

预处理完毕后，再用这些制品在电解槽炉膛上方堆砌出所需的保温与密封结构，并留出电极悬挂口、下料口、观察口、出铝口、烟气出口。大尺寸结构件之间的小缝隙用刚玉泥和氧化铝填充，大缝隙先用耐火耐蚀浇注料浇筑，然后用保温材料填充，最后统一由耐火耐蚀浇注料浇筑密封。上层的保温层采用复合梯度浇注料制品（耐蚀浇注料与保温浇注料，通过过渡层在施工时，形成一体的制品），能够直接接触到电解质气氛的表面用刚玉质耐火耐蚀涂料进行涂覆，涂覆厚度为1-2mm。

保温与密封结构如图2所示的并列-多电极悬挂口结构。本实施例电极悬挂口有4个，为长方形，宽度大于700mm、长度大于1600mm。

电解槽运行时惰性电极紧凑的排列在电极悬挂口内，下料口和烟气出口分别有下料引导槽以及烟管进行连接，对接处用刚玉泥密封。观察口和出铝口用相应的塞子密封。电解质液面距保温与密封结构的底部1-3cm，电解质被完全密封在电解槽炉膛内。该电解槽上部保温与密封结构，在本实施例的电解槽运行周期内无损坏。

实施例5 

用70wt%的板状刚玉颗粒、12wt%板状刚玉细粉、4wt%的氧化铝微粉、2wt%镁铝尖晶石微粉、5wt%的氧化铝超微粉、1wt%的分散性氧化铝、1 wt%的ρ- Al₂O和5wt%的纯铝酸钙水泥，混合均匀，制成耐火耐蚀浇注料。其中氧化铝综合含量大于95 wt %，硅元素综合含量小于0.08 wt %，氧化钙综合含量小于1.46 wt %，氧化铁综合含量小于0.1 wt %；

用该耐火耐蚀浇注料浇筑成所需的大尺寸结构件（最长达3.2m，最重达870kg），以及下料口、出铝口的塞子，并将其在鼓风干燥箱中60℃、80℃、120℃、180℃分段进行烘干。然后再到特制高温炉中焙烧，焙烧终了温度为1350℃。

预处理完毕后，再用这些制品在电解槽炉膛上方堆砌出所需的保温与密封结构，并留出电极悬挂口、下料口、观察口、出铝口、烟气出口。大尺寸结构件之间的小缝隙用刚玉泥和氧化铝填充，大缝隙先用耐火耐蚀浇注料浇筑，然后用保温材料填充，最后统一由耐火耐蚀浇注料浇筑密封。上层的保温层采用轻质保温浇注料制品和氧化铝空心球保温砖，能够直接接触到电解质气氛的表面用刚玉质耐火耐蚀涂料进行涂覆，涂覆厚度为1-2mm。

保温与密封结构如图3所示的单电极悬挂口结构。本实施例电极悬挂口有1个，为长方形，宽度大于1500mm、长度大于1600mm。

电解槽运行时惰性电极紧凑的排列在电极悬挂口内，下料口和烟气出口分别有下料引导槽以及烟管进行连接，对接处用刚玉泥密封。观察口和出铝口用相应的塞子密封。电解质液面距保温与密封结构的底部2-4cm，电解质被完全密封在电解槽炉膛内。该电解槽上部保温与密封结构，在本实施例的电解槽运行周期内无损坏。

实施例6 

用70wt%的板状刚玉颗粒、12wt%板状刚玉细粉、4wt%的氧化铝微粉、2wt%镁铝尖晶石微粉、5wt%的氧化铝超微粉、1wt%的分散性氧化铝、1 wt%的ρ- Al₂O和5wt%的纯铝酸钙水泥，混合均匀，制成耐火耐蚀浇注料。其中氧化铝综合含量大于95 wt %，硅元素综合含量小于0.08 wt %，氧化钙综合含量小于1.46 wt %，氧化铁综合含量小于0.1 wt %；

用该耐火耐蚀浇注料浇筑成所需的大尺寸结构件（最长达2m，最重达670kg），以及下料口、出铝口的塞子，并将其在鼓风干燥箱中60℃、80℃、120℃、180℃分段进行烘干。然后再到特制高温炉中焙烧，焙烧终了温度为1350℃。

预处理完毕后，再用这些制品在电解槽炉膛上方堆砌出所需的保温与密封结构，并留出电极悬挂口、下料口、观察口、出铝口、烟气出口。大尺寸结构件之间的小缝隙用刚玉泥和氧化铝填充，大缝隙先用耐火耐蚀浇注料浇筑，然后用保温材料填充，最后统一由耐火耐蚀浇注料浇筑密封。上层的保温层采用轻质保温浇注料制品和氧化铝空心球保温砖，能够直接接触到电解质气氛的表面用刚玉质耐火耐蚀涂料进行涂覆，涂覆厚度为1-2mm。

保温与密封结构如图4所示的可加长式-单电极悬挂口结构。本实施例电极悬挂口有1个，为长方形，宽度大于1500mm、长度大于6000mm。

电解槽运行时惰性电极紧凑的排列在电极悬挂口内，下料口和烟气出口分别有下料引导槽以及烟管进行连接，对接处用刚玉泥密封。观察口和出铝口用相应的塞子密封。电解质液面距保温与密封结构的底部2-4cm，电解质被完全密封在电解槽炉膛内。该电解槽上部保温与密封结构，在本实施例的电解槽运行周期内无损坏。

Claims (16)

1.一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于其制备过程的步骤包括：

（1）将配制耐火耐蚀浇注料；

（2）将耐火耐蚀浇注料制成结构预制件，并对结构预制件进行预处理； 

（3）在电解槽炉膛上方，用制成的结构预制件，进行搭桥、堆砌，砌出保温与密封结构，使炉膛形成一个相对密封的空间；

（4）在炉膛上方砌出的保温与密封结构上，再铺一层保温层；

（5）炉膛上方砌成的保温与密封结构，留有电极悬挂口、下料口、观察口、出铝口、烟气出口。

2.根据权利要求1所述的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于电解槽运行过程中，惰性电极紧凑的排列在电极悬挂口内；下料口由下料器的引导槽遮盖；烟气出口由排烟管遮盖；观察口和出铝口由耐火耐蚀材料浇筑成的塞子遮盖；炉膛上方的保温与密封结构距电解质液面1cm以上，电解质被完全密封于炉膛内。

3.根据权利要求1所述的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于在炉膛上方砌成的保温与密封结构，为单电极悬挂口结构、可加长式单电极悬挂口结构、双电极悬挂口结构、并列多电极悬挂口结构、串联多电极悬挂口结构中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于在炉膛上方砌成的保温与密封结构，其电极悬挂口的形状可以是方形、圆角方形、多边形等中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于在炉膛上方保温与密封结构的堆砌方式，为多个结构预制件堆砌、整体浇筑单个结构预制件中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于其的保温与密封结构采用耐火耐蚀浇注料的重量比组成为：64 %-72%的板状刚玉颗粒、12% -18%板状刚玉细粉或镁铝尖晶石细粉、6%-8%的氧化铝微粉或镁铝尖晶石微粉、2%-5%的氧化铝超微粉、0.2 %-1%的减水剂或分散剂、2%-8%的结合剂，混配而成。

7.根据权利要求1所述的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于所述的板状刚玉颗粒、板状刚玉细粉、镁铝尖晶石细粉、氧化铝微粉、镁铝尖晶石微粉、氧化铝超微粉，其颗粒最大粒径小于8mm；细粉粒径分布为200目-325目；微粉粒径分布为1μm-50μm；超微粉粒径分布为0.2μm-1μm。

8.根据权利要求1所述的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于其制备过程减水剂预先溶于水中或分散剂预先与结合剂混合；制备环境温度大于5℃小于25℃，相对湿度大于20%。

9.根据权利要求1所述的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于结合剂选自ρ- Al₂O₃、纯铝酸钙水泥中的一种或两种组合。

10.根据权利要求1所述的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于耐火耐蚀浇注料中氧化铝综合含量大于90 wt %，硅元素综合含量小于0.1 wt %，氧化钙综合含量小于1.5 wt %，氧化铁综合含量小于0.1 wt %。

11.根据权利要求1所述的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于所述的结构预制件，其重量大于20kg或长度大于0.5米小于4米。

12.根据权利要求1所述的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于所述的步骤（2）将耐火耐蚀浇注料制成结构预制件时；还进行结构预制件预处理，处理过程包括烘干、焙烧，烘干温度90-350℃，焙烧温度1350-1650℃。

13.根据权利要求1所述的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于所述的步骤（2）将耐火耐蚀浇注料制成结构预制件时；还进行结构预制件预处理还包括在磷酸二氢铝溶液中浸泡、烘干、焙烧，烘干温度80-120℃，焙烧温度350-500℃。

14.根据权利要求1所述的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于所述的步骤（4）的保温层，其材料为选自轻质保温浇注料制品、氧化铝空心球保温砖、梯度保温浇注料制品、硅酸钙板、陶瓷纤维毡、轻质保温砖中的一种或多种组合。

15.根据权利要求1所述的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于所述的步骤（4）的保温层，其能够接触到电解质气氛的表面，用耐火耐蚀涂料进行涂覆；耐火耐蚀涂料的主要成分为刚玉细粉或微粉，用磷酸或磷酸二氢铝溶液作结合剂；厚度为1-2mm。

16.根据权利要求1所述的一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法，其特征在于所述的炉膛上方砌成的保温和密封结构，其搭桥、堆砌产生的缝隙用氧化铝、保温材料、耐火耐蚀浇注料、刚玉泥的物料进行填充和密封。

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