CN105439527A - 催化粘结剂及其制备的电解铝阳极保护环 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种催化粘结剂及其制备的电解铝阳极保护环，该催化粘结剂由下列重量百分比的原料制备而成：硅酸钠20%～40%、聚乙烯醇（PVA）15%-25%、硬脂酸钠15%-25%、羧甲基纤维素（CMC）20%-40%。该电解铝阳极保护环由上述催化粘结剂与铝灰混合后经过压环机压制成型，然后焙烧制成。本发明催化粘结剂为干法粉状催化粘结剂，在使用过程中不需要添加液体溶剂溶解，即可起到催化粘合作用；该催化粘结剂同时具有较强润滑性、结合性，与铝灰在一起混合具有较好的分散性与增塑性，制备所得的电解铝阳极保护环性能更好。

Description

催化粘结剂及其制备的电解铝阳极保护环

技术领域

本发明涉及电解铝生产技术领域，具体涉及一种催化粘结剂及其制备的电解铝阳极保护环。

背景技术

铝作为重要的基础工业原材料，广泛应用于交通、国防、电力、机械、建筑、轻工、航天等多个行业，并且随着科技的不断发展，铝的应用将更加广泛。铝是通过冰晶石-氧化铝融盐电解方法得到，即以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成多相电解质体系，以碳素体作为阴、阳极，通入强大的直流电后，在900℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应得到金属铝。

从电解槽出来的铝液在铸造成型或熔炼铝合金过程中熔铸炉会生成一种浮渣，主要来源于熔炼过程中漂浮于锅熔体表面的不熔夹杂物、添加剂以及与添加剂进行物理、化学反应产生的物质，呈松散的灰渣状，所以，熔炼时浮渣要从熔炉定时扒出。这一过程中产生的浮渣通常含有30%以上的金属铝，将浮渣中的金属铝进行分离回收后剩余的不适合回收的部分称为铝灰，其主要成分是氧化铝。铝灰属于电解铝废置物料，其传统处置方式有：1.填沟或露天堆放，这种处置措施不仅占用了大量土地，而且其中所含的有害成份会通过风吹、日晒、雨淋的作用转移或挥发进入大气，或随雨水混入江河、渗入地下污染土壤和地下水，遇雨水时其中分氮化铝与水反应释放氨气，对动植物生长及人体产生很大损害，破坏生态环境，影响农业生态平衡。国家已出台相关政策，严禁非法排放及转移。2.将铝灰用水浸泡，后将水排放后，添加粘合剂，后经压环机压制成电解铝阳极保护环，此方法因使用水浸泡，会有氨气排放，氨气收集需要配置特定收集装置，综合分析，此方法产生废水、废气，需要增加环保设施，存在环保污染的风险。

要实现电解铝行业的和谐发展，必须依靠科技进步开展电解铝废置物料的无害化处理技术综合利用，实现电解铝行业的可持续发展，推动废物资源化产业发展，实现资源节约型、环境友好型社会的建设。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在使用过程中不需要添加液体溶剂溶解，即可起到催化粘合作用的干法粉状催化粘结剂，以及使用该催化粘结剂制备的电解铝阳极保护环。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种催化粘结剂，由下列重量百分比的原料制备而成：硅酸钠20%～40%、聚乙烯醇（PVA）15%-25%、硬脂酸钠15%-25%、羧甲基纤维素（CMC）20%-40%。

优选的，所述各原料的粒度为100目～60目。

本发明催化粘结剂的有益效果在于：该催化粘结剂为干法粉状催化粘结剂，在使用过程中不需要添加液体溶剂溶解，即可起到催化粘合作用；该催化粘结剂同时具有较强润滑性、结合性，与铝灰在一起混合具有较好的分散性与增塑性。加入所述添加剂能够使铝灰与干法粉状催化粘结剂的混合物均匀稳定，从微观结构分析，使带电颗粒分散到整个系统中，紧密的固联在粒子表面，形成一层薄膜，起到稳定作用。将铝灰与该干法粉状催化粘结剂的混合物经压环机压制成型，放置到阳极钢爪处能够起到保护钢爪作用，延长钢爪及阳极使用寿命，而且保护环经过电解槽的高温焙烧后在换极时熔解到电解槽中，相当于铝灰中的氧化铝返回电解槽参加生产，实现废物的循环利用。

本发明还提供了一种电解铝阳极保护环，其是由上述的催化粘结剂与铝灰混合后经过压环机压制而成；其中所述催化粘结剂的用量为铝灰质量的3～20%。

优选的，所述铝灰的粒度为100目～60目。

优选的，所述压环机的规格为：P≥200t,生产率≥1套/min，压缩比为1.2～1.7。

优选的，其截面形状为矩形、圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形或上述形状的组合。

上述电解铝阳极保护环的制备方法包括下列步骤：

（1）将粒度为100目～60目的铝灰与催化粘结剂混合均匀，所述催化粘结剂的用量为铝灰质量的3-20%；

（2）使用压环机将步骤（1）所得的混合物料压制成型，即得到所述电解铝阳极保护环；其中，所述压环机的规格为：P≥200t,生产率≥1套/min，压缩比为1.2～1.7。

本发明电解铝阳极保护环的有益效果在于：

1.采用该干法粉状催化粘结剂与铝灰混合制成电解铝阳极保护环的技术是实现物料回收率最大化；能耗低、无二次污染、综合效益好，是国内首创。

2.用电解铝废置物料铝灰制作阳极保护环，对铝电解槽阳极钢爪进行保护，既可以达到减缓钢爪腐蚀，又可以延长阳极使用时间，达到降低固体废物排放、节能减排的目的；通过这个技术将铝灰回收利用变废为宝，同时也产生一定的经济效益和社会效益。

3.该电解铝保护环的性能良好，冷态抗压强度≥10MPA，热态抗压强度≥5MPA；使用该电解铝保护环在使用末期（约一个月），电解铝保护环中的主要成分氧化铝作为电解原料随覆盖料进入电解流程，实现铝灰变废为宝、循环利用的目的。

具体实施方式

实施例1：一种催化粘结剂，由下列重量百分比的原料制备而成：硅酸钠27%、聚乙烯醇（PVA）18%、硬脂酸钠22%、羧甲基纤维素（CMC）33%。

使用上述催化粘结剂制备电解铝阳极保护环的方法包括下列步骤：

（1）将粒度为100目～60目的铝灰与实施例1中的催化粘结剂混合均匀，催化粘结剂的用量为铝灰质量的8%；

（2）使用压环机将步骤（1）所得的混合物料压制成型，即得到所述电解铝阳极保护环；其中，所述压环机的规格为：P≥200t,生产率≥1套/min，压缩比为1.2～1.7。

所制得的电解铝阳极保护环具有以下性能：冷态抗压强度：12MPA，热态抗压强度:7MPA。

实施例2：一种催化粘结剂，由下列重量百分比的原料制备而成：硅酸钠33%、聚乙烯醇（PVA）23%、硬脂酸钠18%、羧甲基纤维素（CMC）26%。

使用实施例1中的制备方法，不同之处在于，催化粘结剂的用量为铝灰质量的13%；所制得的电解铝阳极保护环具有以下性能：冷态抗压强度：13MPA，热态抗压强度：8MPA。

实施例3：一种催化粘结剂，由下列重量百分比的原料制备而成：硅酸钠23%、聚乙烯醇（PVA）19%、硬脂酸钠24%、羧甲基纤维素（CMC）34%。使用实施例1中的制备方法，不同之处在于，催化粘结剂的用量为铝灰质量的18%；所制得的电解铝阳极保护环具有以下性能：冷态抗压强度：12MPA，热态抗压强度:8MPA。

在以上实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料。

从以上实施例中可以看出，本发明催化粘结剂在使用过程中不需要添加液体溶剂溶解，即可起到催化粘合作用；克服了现有技术中使用铝灰制备阳极保护环时需要添加溶液、容易产生废水废气污染环境的难题。使用本发明催化粘结剂制备的电解铝保护环具有良好的性能，冷态抗压强度≥10MPA，热态抗压强度≥5MPA；同时也实现了物料回收率最大化、节能环保、增加企业效益的目的。

上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (7)

1.一种催化粘结剂，其特征在于，由下列重量百分比的原料制备而成：硅酸钠20%～40%、聚乙烯醇15%-25%、硬脂酸钠15%-25%、羧甲基纤维素20%-40%。

2.根据权利要求1所述的催化粘结剂，其特征在于，所述各原料的粒度为100目～60目。

3.一种电解铝阳极保护环，其特征在于，该电解铝阳极保护环由权利要求1所述的催化粘结剂与铝灰混合后经过压环机压制而成；其中所述催化粘结剂的用量为铝灰质量的3～20%。

4.根据权利要求3所述的电解铝阳极保护环，其特征在于，所述铝灰的粒度为100目～60目。

5.根据权利要求3所述的电解铝阳极保护环，其特征在于，所述压环机的规格为：P≥200t,生产率≥1套/min，压缩比为1.2～1.7。

6.根据权利要求3所述的电解铝阳极保护环，其特征在于，其截面形状为矩形、圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形或上述形状的组合。

7.一种电解铝阳极保护环，其特征在于，其制备方法包括下列步骤：

（1）将粒度为100目～60目的铝灰与权利要求1所述的催化粘结剂混合均匀，所述催化粘结剂的用量为铝灰质量的3-20%；

（2）使用压环机将步骤（1）所得的混合物料压制成型，即得到所述电解铝阳极保护环；其中，所述压环机的规格为：P≥200t,生产率≥1套/min，压缩比为1.2～1.7。