CN1062008A - 一种铝电解槽阴极碳块及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种铝电解槽阴极碳块，它具有一般铝电解槽阴 极碳块基体及表面；碳-二硼化钛复合薄层，制作方 法包括碳素配料和粘结剂混捏，成型，铺覆TiB₂混捏 物料焙烧等步骤。利用本发明方法制得的铝电解槽 阴极碳块，其表面碳-二硼化钛复合材料薄层的比电 阻比基体碳块的比电阻低20—50％，抗压强度高10 —25％，密度高10—25％，对铝液具有良好的润湿性 及对铝良好的化学稳定性。

Description

本发明提供一种铝电解槽阴极碳块，它具有一般铝电解槽阴极碳块基体;本发明同时提供该阴极碳块的制作方法，包括碳素配料和粘结剂混捏、成型、焙烧等步骤。属于金属的电解工艺所用设备。

铝电解生产是在950℃左右的温度下和在含有冰晶石-氧化铝熔体的电解槽中，用电解的方法生产的。用于电解槽的碳阴极是由单块或几块碳块形成，通常是用预焙碳块衬在槽的底部构成。目前，这种作为电解槽底部结构的阴极碳块存在着如下的问题：

1、碳块阴极处在高温和具有腐蚀性的熔融电解质的环境中以及电解电化学作用下，往往由于电解质的渗入和钠的渗入而使阴极碳块产生膨胀和裂纹。

2、电解质渗透过阴极碳块与槽底耐火材料和保温材料发生化学反应，产生化学应力使槽底隆起。

3、电解质渗入阴极碳块，以及在碳块中生成金属的碳化物会增加阴极碳块的电阻。

4、电解质渗透过阴极碳块与阴极钢棒接触时会增加阴极的钢-碳电压降。

5、阴极碳块与电解质熔体的湿润性较之与铝润湿性更好，因此槽底容易生成沉淀，使槽底电压降升高。

6、槽底碳块表面层容易与铝反应生成一层导电性不好的碳化铝，从而增加阴极电压降，增加铝电解生产的电能消耗。

本发明的目的在于提供一种基体具有与常用的电解槽阴极碳块配料的相同组成，焙烧温度和理化指标的，并具有与阴极铝液良好润湿性，可以减少阴极表面碳化铝的生成以及电解质溶体对阴极渗透的阴极碳块及制作方法。

本发明的铝电解槽阴极碳块，其技术特征表现为在常用的电解槽阴极碳块的接触电解质熔体的表面具有5-10mm的碳-二硼化钛复合材料薄层。该薄层密度为1.5-2.5g/cm³。

本发明阴极碳块的制作方法，技术特征表现为在通常的铝电解槽阴极碳块制作方法的碳素配料和粘结混捏、振动成型、焙烧等步骤中，振动成型后，增加预定表面粗糙化处理、粗糙化表面铺覆碳素、硼化钛及粘结剂的混合物料、再次振动成型等步骤。铺覆混合物料的配比为骨料中TiB₂20-90%，余量为煅后焦粉粒料。再混以骨料重的16-20%粘结剂。

利用本发明方法制得的铝电解槽阴极碳块，其表面碳-二硼化钛复合材料薄层的比电阻比基体碳块的比电阻低20-50%，抗压强度高10-25%，密度高10-25%，对铝液具有良好的润湿性及对铝良好的化学稳定性。

下面通过具体实施例，进一步叙述本发明的技术特征。

实施例一：

1、混捏

将制作普通铝电解槽阴极碳块的所用碳素配料充分混捏;

2、振动成型

混捏后物料经振动器振动成型

3、粗糙化处理

使用钉耙对已成型的物料块上表面进行粗糙化处理

4、均覆复合物料

向物料块的粗糙面均匀覆盖已混捏过的复合物料。该复合物料中，TiB₂占23-30%、热固性树脂或沥青15-20%，余量为碳粉。

5、再次振动成型

6、焙烧

焙烧的最终温度为1200-1300℃。

采用本实施例所述及的方法，制得的阴极碳块，其碳-二硼化钛复合材料薄层与碳块基体烧结在一起，之间无裂纹，其接界电阻为零。碳块基体有关检验指标（数据）与常用碳块相同。

实施例中，制作碳块基体的碳素配料与一般阴极碳块配料相同。

实施例二：

1、混捏

同例一;

2、刮平

混捏后物料置入模内，以平整器刮平

3、均覆复合物料

将充分混捏的复合物料，均匀铺覆其已刮平上表面。该复合料中，TiB₂20-45%，粘合剂（热固性树脂或沥青）17%，余量为碳粉。

4、振动成型

按常规的方法振动成型

5、焙烧

成型的碳块生坯、经1200-1300℃的温度焙烧其焙烧所得制品上表面形成碳-二硼化钛复合材料薄层。经检验，碳块基体与碳-二硼化钛薄层之间无裂纹，薄层与基体具有相同硬度，薄层与基体接电阻为零。

实施例三：

复合物料中TiB₂含量为40-85%，粘合剂15%，余量为碳，其它步骤与上两例相同

采用上述实施例中方法，所得碳块的表面复合材料薄层，厚度5-10mm，密度1.5-2.5g/cm³。如果期间得到含TiB₂组份更高的碳-二硼化钛复合材料薄层，可在低TiB₂组份含量的混捏物料铺覆层上再铺盖TiB₂组份含量高的混捏物料薄层，然后再振动成型，并焙烧即可得到TiB₂含量在20-90%之间碳-二硼化钛复合材料薄层。至于铺覆含TiB₂的混捏物料厚度，由于组份中TiB₂，碳粉和粘结剂的含量不同而有适当变化，可依据简单实验及经验决定。

例如，先铺覆含20%TiB₂的混捏物料4-10mm，振动成型后再粗糙化，然后再铺覆4-10mm的含40%TiB₂的混捏物料薄层。

Claims (6)

1、一种铝电解槽阴极碳块，它具有一般铝电解槽阴极碳块基体，其特征为在常用的电解槽阴极碳块的接触电解质焙体的表面具有5-10mm的碳-二硼化钛复合材料薄层，该薄层密度为1.5-2.5g/cm³。

2、一种铝电解槽阴极碳块的制作方法，包括碳素配料和粘结剂混捏，成型，焙烧等步骤，其特征为振动成型后，增加预定表面粗糙化处理、粗糙化表面铺覆碳素、硼化钛及粘结剂的混合物料、再次振动成型等步骤;

3、根据权利要求2所述的铝电解槽阴极碳块的制作方法，其特征为：

（1）混捏

将制作普通铝电解槽阴极碳块的所用碳素配料充分混捏。

（2）振动成型

混捏后物料经振动器振动成型

（3）粗糙化处理

使用钉耙对已成型的物料块上表面进行粗糙化处理

（4）均覆复合物料

向物料块的粗糙面均匀覆盖已混捏过的复合物料。该复合物料中，TiB₂占23-30%、热固性树脂或沥青15-20%，余量为碳粉。

（5）再次振动成型

（6）焙烧

熔烧的最终温度为1200-1300℃。

4、根据权利要求2所述的铝电解槽阴极碳块的制作方法，其特征为：

（1）混捏

将制作普通铝电解槽阴极碳块的所用碳素配料充分混捏。

（2）刮平

混捏后物料置入模内，以平整器刮平

（3）均覆复合物料

将充分混捏的复合物料，均匀铺覆其已刮平上表面。该复合料中，TiB₂20-45%，粘合剂（热固性树脂或沥青）17%，余量为碳粉。

（4）振动成型

按常规的方法振动成型

（5）焙烧

成型的碳块生坯、经1200-1300℃的温度焙烧

5、根据权利要求2所述的铝电解槽阴极碳块的制作方法，其特征为：

复合物料中TiB₂含量为40-85%，粘合剂15%，余量为碳，其它步骤与上两例相同

6、根据权利要求2所述的铝电解槽阴极碳块的制作方法，其特征为在低TiB₂组份含量的混捏物料铺覆层上再铺盖TiB₂组份含量高的混捏物料薄层，然后再振动成型，并焙烧。