CN107574459A - 一种铝电解槽中阳极炭块的处理方法 - Google Patents
一种铝电解槽中阳极炭块的处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种铝电解槽中阳极炭块的处理方法，所述铝电解槽的阳极包括：铝导杆、阳极钢爪、爆炸焊块和阳极炭块；其特征在于，所述阳极炭块包括：第一块层和第二块层；以水为介质，对用于处理所述阳极炭块的纳米陶瓷基涂层材料进行搅拌处理，使所述纳米陶瓷基涂层材料的激光粒度检测结果必须呈单峰对称分布、动力粘度为350MPa·S‑400MPa·S、涂层材料的湿态密度为1.90‑2.00g/cm3、涂层材料的密度差异小于或等于0.05g/cm3以及无清液层；将搅拌处理后的纳米陶瓷基涂层材料喷涂在所述第一块层和所述第二块层的至少一部分表面，以便在所述阳极炭块表面形成纳米陶瓷基防氧化涂层。本申请提供的方法能够有效解决现有的铝电解槽中阳极炭块额外消耗高的问题。
Description
技术领域
本申请涉及冶金技术领域，尤其涉及一种铝电解槽中阳极炭块的处理方法。
背景技术
阳极是铝电解槽的中心部件，如图1所示，阳极由阳极铝制导杆、铝铁爆炸焊块、阳极钢爪和阳极炭块四个部分组成。阳极炭块在铝电解槽中起导电和参与电化学反应的双重作用；阳极炭块遵循公式，2Al2O3+3C＝4Al+3CO2，发生氧化还原反应，令阳极炭块不断被消耗掉，在阴极生成铝液。阳极炭块在使用过程中除了电解消耗，还包括空气消耗、二氧化碳消耗和机械脱落在内的额外消耗，阳极炭块的额外消耗会显著缩短阳极炭块的使用寿命，从而缩短阳极炭块的更换时间。阳极占电解铝生产成本比例为10-15％，阳极炭块质量的好坏，直接影响到铝电解的正常生产操作、原铝的质量和电流效率、能耗等技术经济指标。
目前，为保障电解铝生产质量，通常采用提高阳极炭块更换频率的方法，避免由于阳极炭块更换不及时造成的铝电解过程停滞；或者在阳极炭块周围装设二氧化碳收集装置，一旦阳极炭块工作，释放出二氧化碳气体，则二氧化碳收集装置能够及时吸收溢出的二氧化碳气体，从而尽力避免二氧化碳与阳极炭块再次产生反应，减少二氧化碳对阳极炭块造成的额外消耗。但是提高阳极炭块的更换频率，带来的是阳极炭块的使用成本提高；而装设二氧化碳收集装置，除了需要花费人力及时更换、清理装置内的二氧化碳气体以外，也难以确保二氧化碳气体全部被收集干净，从而无法保证残留的二氧化碳气体继续与阳极炭块发生反应，造成阳极炭块的消耗。因此，现有的铝电解槽中阳极炭块的处理方法均无法解决阳极炭块额外消耗高的问题。
发明内容
本申请提供一种铝电解槽中阳极炭块的处理方法，以解决现有阳极炭块额外消耗高的问题。
根据本申请的实施例，提供一种铝电解槽中阳极炭块的处理方法，所述铝电解槽的阳极包括：铝导杆、阳极钢爪、爆炸焊块和阳极炭块；其特征在于，所述阳极炭块包括：第一块层和第二块层；
所述第一块层的侧面为倾斜面，且所述第一块层与第二块层紧贴的一端的第一表面面积大于所述第一块层的另一端的第二表面面积；
所述第二块层的侧面为竖直面，且所述第二块层与所述第一块层紧贴的一端的第三表面面积大于所述第一表面面积，所述第二块层的另一端的第四表面面积与所述第三表面面积相等；
以水为介质，对用于处理所述阳极炭块的纳米陶瓷基涂层材料进行搅拌处理，使所述纳米陶瓷基涂层材料的激光粒度检测结果必须呈单峰对称分布、动力粘度为350MPa·S-400MPa·S、涂层材料的湿态密度为1.90-2.00g/cm3、涂层材料的密度差异小于或等于0.05g/cm3以及无清液层；
将搅拌处理后的纳米陶瓷基涂层材料喷涂在所述第一块层和所述第二块层的至少一部分表面，以便在所述阳极炭块表面形成纳米陶瓷基防氧化涂层。
可选地，在所述阳极炭块表面经过喷涂形成的所述纳米陶瓷基防氧化涂层的厚度为0.1-1.98mm。
可选地，所述纳米陶瓷基防氧化涂层的耐压强度大于或等于8MPa，所述纳米陶瓷基防氧化涂层的抗折强度大于或等于3MPa。
可选地，喷涂所述纳米陶瓷基涂层材料所使用的喷涂压力大于或等于25MPa。
可选地，喷涂所述纳米陶瓷基涂层材料所使用的喷涂距离为50-70cm。
可选地，在距离所述第四表面422大于等于15-17.8cm以上的区域喷涂所述纳米陶瓷基涂层材料。
可选地，所述纳米陶瓷基涂层材料所需的搅拌时间为3-4分钟。
可选地，在喷涂所述纳米陶瓷基涂层材料之前，需要预先清理所述阳极炭块4表面的碳粉。
由以上技术可知，本申请提供一种铝电解槽中阳极炭块的处理方法，所述铝电解槽的阳极包括：铝导杆、阳极钢爪、爆炸焊块和阳极炭块；其特征在于，所述阳极炭块包括：第一块层和第二块层；所述第一块层的侧面为倾斜面，且所述第一块层与第二块层紧贴的一端的第一表面面积大于所述第一块层的另一端的第二表面面积；所述第二块层的侧面为竖直面，且所述第二块层与所述第一块层紧贴的一端的第三表面面积大于所述第一表面面积，所述第二块层的另一端的第四表面面积与所述第三表面面积相等；以水为介质，对用于处理所述阳极炭块的纳米陶瓷基涂层材料进行搅拌处理，使所述纳米陶瓷基涂层材料的激光粒度检测结果必须呈单峰对称分布、动力粘度为350MPa·S-400MPa·S、涂层材料的湿态密度为1.90-2.00g/cm3、涂层材料的密度差异小于或等于0.05g/cm3以及无清液层；将搅拌处理后的纳米陶瓷基涂层材料喷涂在所述第一块层和所述第二块层的至少一部分表面，以便在所述阳极炭块表面形成纳米陶瓷基防氧化涂层。使用时，在开始电解铝过程之前，需要更换具有完好防氧化涂层的阳极炭块。制备具有防氧化涂层的阳极炭块的方法具体为：首先在阳极炭块的至少一部分表面上喷涂纳米陶瓷基涂层材料，可以采取喷涂或者涂刷两种方式进行。待阳极炭块的侧面被纳米陶瓷基涂层材料覆盖，并且所形成的纳米陶瓷基防氧化涂层的属性需达到指定参数，该属性包括，激光粒度、动力粘度、湿态密度等。本申请提供的铝电解槽中阳极炭块的处理方法能够有效解决现有阳极炭块额外消耗高的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种铝电解槽的阳极的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种铝电解槽中阳极炭块的结构示意图。
图示说明：
其中：1-铝导杆，2-爆炸焊块，3-阳极钢爪，31-钢爪横梁，32-爪柱，4-阳极炭块，41-第一块层，411-第二表面，412-第一表面，42-第二块层，421-第三表面，422-第四表面。
具体实施方式
参见图1，一种铝电解槽的阳极的结构示意图；图2，一种铝电解槽中阳极炭块的结构示意图。
本实施例提供一种铝电解槽中阳极炭块的处理方法，提供一种铝电解槽中阳极炭块的处理方法，所述铝电解槽的阳极包括：铝导杆1、阳极钢爪3、爆炸焊块2和阳极炭块4；其特征在于，所述阳极炭块4包括：第一块层41和第二块层42；
所述第一块层41的侧面为倾斜面，且所述第一块层41与第二块层42紧贴的一端的第一表面412面积大于所述第一块层41的另一端的第二表面411面积；
所述第二块层42的侧面为竖直面，且所述第二块层42与所述第一块层41紧贴的一端的第三表面421面积大于所述第一表面412面积，所述第二块层42的另一端的第四表面422面积与所述第三表面421面积相等；
以水为介质，对用于处理所述阳极炭块4的纳米陶瓷基涂层材料进行搅拌处理，使所述纳米陶瓷基涂层材料的激光粒度检测结果必须呈单峰对称分布、动力粘度为350MPa·S-400MPa·S、涂层材料的湿态密度为1.90-2.00g/cm3、涂层材料的密度差异小于或等于0.05g/cm3以及无清液层；
将搅拌处理后的纳米陶瓷基涂层材料喷涂在所述第一块层41和所述第二块层42的至少一部分表面，以便在所述阳极炭块4表面形成纳米陶瓷基防氧化涂层。
本申请实施例提供的阳极炭块4由带有斜侧面的第一块层41和带有竖直侧面的第二块层42组成，第二块层42设置于第一块层41上方，当对阳极炭块4进行喷涂之后，纳米陶瓷基涂层材料在形成涂层前会具有一定的流动性，第一块层41设有斜侧面，流动的纳米陶瓷基涂层材料能够在斜侧面上平滑流动，以防纳米陶瓷基涂层材料在竖直侧面上流动时下滑力过大，造成最终纳米陶瓷基防氧化涂层厚度从上之下越来越厚，不均匀，进而影响对阳极炭块的保护作用。
纳米陶瓷基涂层材料的涂覆方法可以选择喷涂或者涂刷，并且可以采用635#喷嘴，通过大量实验证明，635#喷嘴能够有效满足本申请对喷涂涂层材料时喷雾流量、喷雾角度和喷雾压力等的要求，能够显著提高对阳极炭块喷涂纳米陶瓷基涂层材料的喷涂效率。
其中，对纳米陶瓷基涂层材料的属性要求中，动力粘度不宜过小，防止喷涂过后的涂料发生快速流淌的状况，以致难以控制防氧化涂层厚度，形状等；但是，动力粘度也不宜过大，防止喷涂过后的涂层材料流淌涂覆过程过慢，无法涂覆至指定位置。纳米陶瓷基涂层材料的密度差不宜过大，保证形成的纳米陶瓷基防氧化涂层密度均匀，从而能够均匀抵抗空气、二氧化碳等对阳极炭块4的耗损，避免由于密度不均匀造成的，防氧化涂层小密度处更容易形成孔隙腐蚀，加速消耗进程，适得其反。本实施例提供的铝电解槽中阳极炭块4的处理方法，能够通过在阳极炭块4上涂覆纳米陶瓷基涂层材料，令阳极炭块4上形成纳米陶瓷基防氧化涂层，从而隔绝阳极炭块4与外界空气、二氧化碳等接触，进而有效解决现有阳极炭块4额外消耗高的问题。
本申请提供一种阳极炭块4的处理方法，即在所述阳极炭块4表面经过喷涂形成的所述纳米陶瓷基防氧化涂层的厚度为0.1-1.98mm。
申请人发现，当经过喷涂形成的纳米陶瓷基防氧化涂层的厚度为0.1-1.98mm时，足够有效隔绝空气、二氧化碳、氟化氢、冰晶石蒸汽与阳极炭块4直接接触，令阳极炭块4具有优良的抗腐蚀性能。而且本申请的提供的纳米陶瓷基防氧化涂层足够轻薄，对于大规模电解铝生产线中，大型阳极炭块结构来说，纳米陶瓷基防氧化涂层在能够有效满足抗腐蚀的条件下，厚度越薄，成本将大大降低，并且涂覆后的整体阳极炭块的重量也将大大减少，喷涂均匀性也相对容易掌握，从而能够有效提高阳极炭块4抵御额外消耗的能力。
可选地，所述纳米陶瓷基防氧化涂层的耐压强度大于或等于8MPa，所述纳米陶瓷基防氧化涂层的抗折强度大于或等于3MPa。
如图1所示，所述纳米陶瓷基防氧化涂层包覆在阳极炭块4周围，起到隔绝阳极炭块4与空气接触的作用，由于阳极炭块4属于碳素材料，极易被氧化，只要一小部分被氧化就会令涂层材料发生严重的脱落，从而影响全部涂层的隔绝效果，令涂层隔绝工作前功尽弃。因此，对纳米陶瓷基防氧化涂层的包覆性即附着力有极高的要求，纳米陶瓷基防氧化涂层的耐压强度与抗折强度是影响纳米陶瓷基防氧化涂层在高温下的附着力的关键指标，大量实验表明，当纳米陶瓷基防氧化涂层的耐压强度大于或等于8MPa，抗折强度大于或等于3MPa时，纳米陶瓷基防氧化涂层在高温下与阳极炭块4的附着力达到最优效果，完全能够确保纳米陶瓷基防氧化涂层与阳极炭块4紧密附着，不发生脱落，从而有效保证阳极炭块4与空气、二氧化碳等气体的隔绝效果，从而提高阳极炭块4抵御额外消耗的能力。
可选地，喷涂所述纳米陶瓷基涂层材料所使用的喷涂压力大于或等于25MPa。
本申请实施例提供的铝电解槽中阳极炭块4的处理方法中，采用较高喷涂压力进行喷涂，能够在喷涂时对纳米陶瓷基涂层材料施加一定的高压，从而辅助纳米陶瓷基涂层材料涂覆于阳极炭块4表面，增加纳米陶瓷基涂层材料与阳极炭块4表面的附着力，保证纳米陶瓷基涂层材料形成防氧化涂层后不会发生机械脱落，从而长效保证阳极炭块4抵御额外消耗的能力。
可选地，喷涂所述纳米陶瓷基涂层材料所使用的喷涂距离为50-70cm。
申请人发现，当喷嘴与阳极炭块4的实际喷涂点之间的距离过小时，容易造成涂层材料在阳极炭块4上流挂，造成喷涂不均匀的效果。本申请实施例提供的铝电解槽中阳极炭块4的处理方法，选用较大的喷涂距离，能够在保证纳米陶瓷基涂层材料在规定涂料利用率内喷涂至阳极炭块4上的基础上，即不会浪费过多涂层材料飞散在空气中，最大限度的拉远喷嘴与阳极炭块之间的距离，根据定点喷涂面积与喷涂距离之间的关系为，随着喷涂距离的增加，定点喷涂面积逐渐增大，相应地，喷涂时间也会缩短，从而提高喷涂效率。而且，适当的增大喷涂距离，有利于减薄喷涂的纳米陶瓷基涂层材料的厚度，并且有利于喷涂纳米陶瓷基涂层材料的均匀性，从而提高阳极炭块4抵御额外消耗的能力。
可选地，在距离所述第四表面422大于等于15-17.8cm以上的区域喷涂所述纳米陶瓷基涂层材料。
申请人发现在距离所述第四表面422，15-17.8cm以上的侧面区域最容易被腐蚀，所以在距离所述第四表面422，15-17.8cm以上的区域喷涂纳米陶瓷基涂层材料，不仅能够显著降低阳极炭块的腐蚀速度，进一步提高纳米陶瓷基涂层材料的利用率，还能够为纳米陶瓷基涂层材料在喷涂后向下流淌预留出空间，以防纳米陶瓷基涂层材料在阳极炭块4的底部堆积。
可选地，所述纳米陶瓷基涂层材料所需的搅拌时间为3-4分钟。
在进行电解铝的工作之前，需要预先对纳米陶瓷基涂层材料进行搅拌，从而有效解决涂层材料在使用之前可能发生的沉降问题。本申请实施例中提供的铝电解槽阳极炭块的处理方法中给出，在喷涂前，将纳米陶瓷基涂层材料预先搅拌3-4分钟，能够有效提高纳米陶瓷基涂层材料的均一性，进而使纳米陶瓷基涂层材料能够较容易的实现均匀的涂覆到阳极炭块4上。此外，采用较短的搅拌时间，能够不改变纳米陶瓷基涂层材料的粘度，并且能够节约搅拌时间，提高喷涂效率。同时，需要注意的是，在搅拌后5分钟之内，需要利用纳米陶瓷基涂层材料进行涂覆，从而避免涂层材料再次发生沉降导致涂层材料涂覆不均匀，而且能够有效防止在喷涂的过程中，涂层材料变性后堵塞喷嘴。本申请对纳米陶瓷基涂层材料的搅拌方式不加限制，例如，可以使用电锤对纳米陶瓷基涂层材料进行搅拌。
可选地，在喷涂所述纳米陶瓷基涂层材料之前，需要预先清理所述阳极炭块4表面的碳粉。
由于阳极炭块4本身为碳素材料，从而在阳极炭块4表面容易携带浮层碳粉，有时，阳极炭块4在安装时也会在表面附着脏污，这样会影响纳米陶瓷基涂料的喷涂效果。由于浮层碳粉和脏污与阳极炭块4之间的附着力小，容易发生机械脱落的情况，因此一旦将纳米陶瓷基涂层材料喷涂在残留的浮层碳粉与脏污上，极易在后续的使用过程中，发生纳米陶瓷基防氧化涂层剥落的问题，从而加剧阳极炭块4的腐蚀问题。因此，在喷涂纳米陶瓷基涂层材料之前，一定要预先清理阳极炭块4，从而有效保证阳极炭块4抵御额外消耗的能力。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种铝电解槽中阳极炭块的处理方法，所述铝电解槽的阳极包括：铝导杆1、阳极钢爪3、爆炸焊块2和阳极炭块4；其特征在于，所述阳极炭块4包括：第一块层41和第二块层42；所述第一块层41的侧面为倾斜面，且所述第一块层41与第二块层42紧贴的一端的第一表面412面积大于所述第一块层41的另一端的第二表面411面积；所述第二块层42的侧面为竖直面，且所述第二块层42与所述第一块层41紧贴的一端的第三表面421面积大于所述第一表面412面积，所述第二块层42的另一端的第四表面422面积与所述第三表面421面积相等；以水为介质，对用于处理所述阳极炭块4的纳米陶瓷基涂层材料进行搅拌处理，使所述纳米陶瓷基涂层材料的激光粒度检测结果必须呈单峰对称分布、动力粘度为350MPa·S-400MPa·S、涂层材料的湿态密度为1.90-2.00g/cm3、涂层材料的密度差异小于或等于0.05g/cm3以及无清液层；将搅拌处理后的纳米陶瓷基涂层材料喷涂在所述第一块层41和所述第二块层42的至少一部分表面，以便在所述阳极炭块4表面形成纳米陶瓷基防氧化涂层。
使用时，在开始电解铝过程之前，首先在阳极炭块4的至少一部分表面上喷涂纳米陶瓷基涂层材料，可以采取喷涂或者涂刷两种方式进行。待阳极炭块4的侧面完全被纳米陶瓷基涂层材料覆盖，并且所形成的纳米陶瓷基防氧化涂层的属性达到指定参数时，该属性包括，激光粒度、动力粘度、湿态密度等，启动电解铝过程。本申请提供的铝电解槽中阳极炭块的处理方法能够有效解决现有阳极炭块额外消耗高的问题。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (8)
1.一种铝电解槽中阳极炭块的处理方法，所述铝电解槽的阳极包括：铝导杆、阳极钢爪、爆炸焊块和阳极炭块；其特征在于，所述阳极炭块包括：第一块层和第二块层；
所述第一块层的侧面为倾斜面，且所述第一块层与第二块层紧贴的一端的第一表面面积大于所述第一块层的另一端的第二表面面积；
所述第二块层的侧面为竖直面，且所述第二块层与所述第一块层紧贴的一端的第三表面面积大于所述第一表面面积，所述第二块层的另一端的第四表面面积与所述第三表面面积相等；
以水为介质，对用于处理所述阳极炭块的纳米陶瓷基涂层材料进行搅拌处理，使所述纳米陶瓷基涂层材料的激光粒度检测结果必须呈单峰对称分布、动力粘度为350MPa·S-400MPa·S、涂层材料的湿态密度为1.90-2.00g/cm3、涂层材料的密度差异小于或等于0.05g/cm3以及无清液层；
将搅拌处理后的纳米陶瓷基涂层材料喷涂在所述第一块层和所述第二块层的至少一部分表面，以便在所述阳极炭块表面形成纳米陶瓷基防氧化涂层。
2.根据权利要求1所述的阳极炭块的处理方法，其特征在于，在所述阳极炭块表面经过喷涂形成的所述纳米陶瓷基防氧化涂层的厚度为0.1-1.98mm。
3.根据权利要求1所述的阳极炭块的处理方法，其特征在于，所述纳米陶瓷基防氧化涂层的耐压强度大于或等于8MPa，所述纳米陶瓷基防氧化涂层的抗折强度大于或等于3MPa。
4.根据权利要求1所述的阳极炭块的处理方法，其特征在于，喷涂所述纳米陶瓷基涂层材料所使用的喷涂压力大于或等于25MPa。
5.根据权利要求1所述的阳极炭块的处理方法，其特征在于，喷涂所述纳米陶瓷基涂层材料所使用的喷涂距离为50-70cm。
6.根据权利要求1所述的阳极炭块的处理方法，其特征在于，在距离所述第四表面大于等于15-17.8cm以上的区域喷涂所述纳米陶瓷基涂层材料。
7.根据权利要求1所述的阳极炭块的处理方法，其特征在于，所述纳米陶瓷基涂层材料所需的搅拌时间为3-4分钟。
8.根据权利要求1所述的阳极炭块的处理方法，其特征在于，在喷涂所述纳米陶瓷基涂层材料之前，需要预先清理所述阳极炭块表面的碳粉。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180112 |