CN110964352B - 一种电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料，所述电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料按质量百分比包括如下组份：主组分60％～75％，次组分0.01％～5％，纳米溶剂结合相24％～34％，涂料稳定相0.01％～5％。所述主组分包括无定型氧化铝、纳米级ρ‑Al₂O₃、纳米级γ‑Al₂O₃和纳米级α‑Al₂O₃。本发明制备的绝缘涂料，经喷涂机喷到阳极后，可在常温条件下6～8h固化，阳极涂料在工作温度500～800℃下可形成致密的网状结构，长期耐受温度在900℃以上，物理、化学性能稳定。

Description

一种电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及阳极绝缘抗氧化涂料技术领域，特别地，涉及一种电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料及其制备方法。

背景技术

炭阳极是铝电解槽的“心脏”，主要由石油焦、焦炭、沥青及残极破碎料等制成。炭阳极消耗与铝电解工艺条件和阳极质量有关，降低炭阳极消耗是电解铝工业的重中之重，降低炭阳极净消耗可提高电流效率，增加铝产量，降低铝电解电耗，使温度分布更合理并延长炭阳极更换周期，最终可提高铝厂的经济效益，因此，各电解铝厂都在寻求各种方法来降低炭阳极消耗。

一般来说，炭阳极消耗可分为三类：电化学消耗、化学消耗、碳渣或粉尘消耗等，其中电化学消耗在阳极碳消耗占大部分，这种为电解过程提供电流所导致的消耗是电解过程中有用的消耗；化学消耗包括炭阳极与空气氧化反应消耗、炭阳极与CO₂布达反应消耗和铝电解副反应消耗；碳渣或粉尘消耗是指，由于粘结剂沥青碳化后活性大，它易于优先氧化，之后大块的焦粒骨料由阳极表面突出，从而从阳极脱落形成碳渣所产生的消耗。以上所述的三类炭阳极消耗中化学消耗和碳渣或粉尘消耗在铝电解过程中是无用的消耗，会降低阳极的使用寿命。

目前，在铝电解工艺中很难完全隔绝阳极与空气及电解过程中产生的废气的接触，也就会形成化学消耗。阳极与空气中的氧气发生的氧化还原反应和与CO₂接触发生的布达反应可造成炭阳极的过量消耗，特别是石油焦、残极破碎料之间结合剂沥青碳化后形成的炭会快速氧化导致残极破碎骨料与石油焦或焦炭形成脱落，碳渣或粉尘消耗掉落形成的残渣不仅会影响电解质的环境，导致铝电解的经济性能降低，而且当电解质溶液表面漂浮有大量碳渣时，碳渣将与炭阳极和阴极组成电流通路，使得部分电流会直接通过碳渣进入阴极或侧部，形成侧部漏电，严重时会造成侧部漏炉，同时阳极的工作状况对电解生产的正常运行及电流效率、电能消耗、原铝品位等经济技术指标影响十分巨大，研究表明：电解质中碳渣含量达到0.01％-0.05％时，电流效率会出现不同程度的下降。

在铝电解实际工作中，阳极碳块的大部分电流是在阳极底部通过，但还有一部分电流是在阳极的侧部通过，这种通过阳极侧部流过的电流我们称为水平电流，水平电流过大，一方面会降低电流效率，另一方面会使阳极侧部反应过快，从而导致侧部应该参与正常反应的碳块发生副反应并可能掉落，形成碳渣。

因此，为了同时提高阳极的工作状态和抗氧化性，即减少阳极掉渣，降低电能消耗，增加阳极寿命及电流效率等。开发一种阳极表面涂覆的绝缘抗氧化涂层，具有很大的现实意义。

目前，虽然有抗氧化性较好的阳极涂料，如专利号为CN201510442632公布的一种涂料，该涂料含有大量低熔点的氟化物和硼化物且主成分Al₂O₃含量较低，其抗侵蚀性和绝缘性较差，涂料成分复杂，被侵蚀后会在电解质中引入新杂质，长期使用对电解质环境会造成不利影响。如专利号为CN201710041749公布的一种涂料，成分更加复杂，涂料中含有大量的钾盐和碱性盐，同样其抗侵蚀性和绝缘性较差，且长期使用会使电解质碱性增强，这会影响影响出铝的纯度及产量，工人需要每周调节电解质的酸碱性，使用效果不理想。综上所述，随着电解铝产量的逐年增加，开发一种抗侵蚀性和绝缘性能好且长期使用不会对电解质环境造成不利影响或很小影响的绝缘抗氧化涂料很有必要。这种涂料将会给电解铝行业带来巨大的经济和社会效益。

由于阳极本身具有较高的抗氧化性和导电率，且其中的微量元素对阳极的氧化有催化作用，为提高阳极抗氧化性和侧面绝缘性，在阳极表面涂覆耐高温的致密涂层，可阻止氧化性气体的渗透氧化和提高侧面绝缘性，这种做法能有效降低阳极无谓消耗。

阳极绝缘抗氧化涂料是一种涂覆在阳极表面的无毒耐高温涂料，具有施工方便、常温固化、抗侵蚀及附着力优良等优点，随着温度的逐渐升高在阳极周围形成强度适中、完全深入阳极显气孔且与高温阳极具有柔性结合的烧结体，400～500℃可完成预烧结，长期耐受950℃左右高温，不仅可抵抗空气、氟化氢气及CO₂的氧化或破坏作用，而且对电解质就具有一定的抗侵蚀作用，对阳极具有侧面绝缘和抗氧化的作用，最终达到电解生产高效运行、提高电解的电流效率和原铝品位及降低电能消耗等效果，最重要的是长期使用该涂料不会对电解质环境产生负面影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料，该涂料为一种浆料，可解决铝电解生产过程中阳极使用周期短及阳极掉渣严重等问题，最终达到电解生产高效运行、提高电解时电流效率和降低电能消耗等经济技术指标，且涂料不会对电解质环境产生负面影响。

为实现上述目的，本发明提供了一种电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料，所述电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料按质量百分比包括如下组份：主组分60％～75％，次组分0.01％～5％，纳米溶剂结合相24％～34％，涂料稳定相0.01％～5％。

进一步的，所述主组分按质量百分比包括5％～15％的无定型氧化铝、25％-30％纳米级ρ-Al₂O₃、15％-20％纳米级γ-Al₂O₃和40％-45％纳米级α-Al₂O₃。

进一步的，所述次组分包括锂辉石、稀土和蒙脱土粉；所述次组分按质量百分比包括98％～99％的锂辉石，0.01～1％的稀土，0.01～1％的蒙脱土粉。

进一步的，所述纳米溶剂结合相包括硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶和溶剂；所述纳米溶剂结合相按质量百分比包括20％～25％的硅溶胶，10％～25％的铝溶胶，0.01～1％硅铝溶胶，50％～69％的溶剂(乙二醇)。

进一步的，所述涂料稳定相包括白乳胶、工业白油和聚丙烯酰胺；所述涂料稳定相按质量百分比包括10％～20％的白乳胶，10％～20％的工业白油，60％～80％聚丙烯酰胺。

进一步的，所述电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料的平均粒径小于1微米。

本发明还提供了上述的一种电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料的制备方法，具体步骤如下：

首先按质量比准备各原料，然后分别完成纳米溶剂结合相、主组分、次组分和涂料稳定相的制备，将纳米溶剂结合相与主组分混合得到混合主组分，将纳米溶剂结合相与次组分混合得到混合次组分，最后将混合主组分、混合次组分及涂料稳定相在常温下置于搅拌釜中，均匀搅拌2～3h，制得成品涂料。

进一步的，所述纳米溶剂结合相的制备是将硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶及溶剂混合搅拌，备用；涂料稳定相的制备是将白乳胶、工业白油、聚丙烯酰胺溶解于乙二醇中，在密闭式容器中进行充分的搅拌。

进一步的，所述混合主组分的制备具体是：将无定型氧化铝、纳米级ρ-Al₂O₃、纳米级γ-Al₂O₃和纳米级α-Al₂O₃投入粉体机中，并添加纳米溶剂结合相，机器连续运行2～3h后制得。

进一步的，所述混合次组分的制备具体是：将锂辉石、蒙脱土粉和稀土在常温下投入电热磁力搅拌器中，并加入纳米溶剂结合相组成，转速为400～500转/分钟，温度为70～80℃，连续运行2～3h，得到混合次组分。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明制备的电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料，特别针对微米级α-Al₂O₃所制涂料绝缘性差、强度低、气孔较大及其对裂纹扩张阻断能力差等缺点，对氧化铝组分物相组成进行了较精准的控制，主组分除引入一定量的α-Al₂O₃、ρ-Al₂O₃和γ-Al₂O₃外，还加入通过实验制得的纳米级无定形氧化铝，其中纳米级无定形氧化铝比表面高，烧结强度高，尺寸稳定性好且与硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶结合较紧密，可大大增强涂料与阳极碳块的附着性，提高断裂韧性和抗蠕变性。ρ-Al₂O₃对涂料在高温，长时间下工作起着至关重要的效果，ρ-Al₂O₃在中低温及工作温度下都可增加涂料的强度，从而可保证涂料的强度随温度变化的连续性，不必完全通过低熔点的次组分材料来提高涂料的中温强度，从而保证了本涂料的高纯度及绝缘性和良好的抗侵蚀性能。

2、本发明制备的电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料通过制备的Al₂O₃前驱体在600℃下烧结2h制得无定型Al₂O₃，其比得面积大，分散性好，可与次组分中的锂辉石充分接触，锂辉石具有低热膨胀性，两者相互作用及反应可减少涂料在升温及使用过程中的收缩和变形，可避免涂料在升温和长期高温工作条件下开裂。

3、本发明制备的电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料粒径小(平均粒径＜1微米)，分散型好。可采用喷涂工艺，克服了涂刷工艺工作效率低，附着性差，涂刷不均匀的缺点。涂料经定压喷嘴喷出，此时高压涂料立即剧烈膨胀，雾化成极细小的液粒，喷射到工作物表面，形成均匀的涂膜，达到喷涂的目的。由于涂料在外力作用下能很好的进入阳极侧部表面的细小孔隙中，这样电解质就很难与阳极表面接触，能大大提高阳极的抗氧化能力，减少阳极的掉渣，同时在高压作用下的涂料附着性能好，涂料不会出现断裂现象。喷涂距离要严格控制，喷涂距离控制在50～70cm，距离太近不仅效率低，而且分散性和涂层厚度比较难控制；距离太远喷枪力度不够，难以将涂料打到阳极上。所以我们给出适当的距离为50～70cm，在这个距离下，对阳极侧部和上部喷涂两次即可，涂层厚度约为0.8～2mm左右。

4、本发明制备的电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料中氧化铝含量高、具有导热系数及导电率低等特点。铝电解用炭阳极导热系数为3.0～4.5w/m·k，而本发明制备的抗氧化涂料的导热系数为0.1～0.3w/m·k。炭阳极正常工作时的温度很高，在炭素阳极侧部和上部涂敷这种抗氧化涂料可有效降低热量的散失，减少整个槽体的废热。并且，该涂料在工作温度下，导电率及低，可视为绝缘材料，涂覆该涂料后，电解所用电流由未涂敷涂料时从阳极与电解质接触的侧部和底部流过，变成大部分电流从阳极底部通过。这种电流路径的变化，对铝电解大有裨益，可减少阳极水平电流，提高电流效率，减轻阳极侧部氧化，减少阳极掉渣，增加阳极使用寿命。该涂料目前已在某铝厂应用，电流效率实测增加2％以上，阳极寿命提高了1～2天，吨铝碳渣降低30公斤左右，已带来巨大的经济效益。

5、本发明制备的电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料，经喷涂机喷到阳极后，可在常温下6～8h固化。该阳极涂料在温度(500～800℃)下可形成致密的网状结构，长期耐受温度在900℃以上，且物理、化学性能稳定。

6、现有技术中，如CN201710041749公布的一种抗氧化涂料配料中加入了氢氧化钠、氢氧化钾和氟化镁等物质，会影响电解质的酸碱性且会增加腐蚀性气体氟化氢的产生。使用以上涂料，需要现场工人定期调节酸碱性。本发明制备的电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料中碱性物质极少，涂层本身也不会释放氟化氢等有毒气体，对电解槽中的电解质环境影响很小，工人无需频繁的调节电解质的酸碱度，已在国内某铝厂大规模使用。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是碳棒的下部喷涂按本发明优选实施例1制作的涂料，上部不涂的实验对比效果图。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

100kg的电解铝预焙阳极防氧化涂料制备：

纳米溶剂结合相：由硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶及乙二醇组成，占涂料总质量的26％，共26kg，其中硅溶胶用量为纳米溶剂结合相的20％，即5.2kg；其中铝溶胶用量为纳米溶剂结合相的10％，即2.6kg；其中硅铝溶胶用量为纳米溶剂结合相的1％，即为0.26kg；其中乙二醇用量为纳米溶剂结合相的69％，即17.94kg。

主组分：由无定型氧化铝、纳米级ρ-Al₂O₃、纳米级γ-Al₂O₃及纳米级α-Al₂O₃组成，占涂料总质量的70％，共70kg。其中无定型氧化铝、纳米级ρ-Al₂O₃、纳米级γ-Al₂O₃及纳米级α-Al₂O₃用量占主组分的10％、30％、20％、40％。制备无定型氧化铝7kg，所述无定型氧化铝是以硫酸铝和硝酸铝为铝源，甲酰胺为沉淀剂制备得无定型氧化铝前驱体，然后将前驱体粉末在600℃下烧结2h而制得的。然后称取纳米级ρ-Al₂O₃、纳米级γ-Al₂O₃及纳米级α-Al₂O₃分别为21kg、14kg、28kg。

次组分：由锂辉石、蒙脱土粉以及稀土组成，占涂料总质量的2％，共2kg。其中锂辉石用量为次组分的98％，即1.96kg，1％蒙脱土粉，即0.02kg；1％稀土，即0.02kg。

涂料稳定相：由白乳胶、工业白油、聚丙烯酰胺组成，占涂料总质量的2％，共2kg。其中白乳胶用量为涂料稳定相的10％，即0.2kg；工业白油用量为涂料稳定相的13％，即0.26kg；聚丙酰胺占涂料稳定相的77％，为1.54kg。

本实施例中电解铝预焙阳极防氧化涂料的制备方法，包括如下步骤：

按质量比准备各原料，分别完成纳米溶剂结合相的制备，混合主组分的制备，混合次组分的制备及涂料稳定相的制备；其中，纳米溶剂结合相的制备是将由硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶及溶剂混合搅拌，备用。混合主组分制备是将主组分及部分纳米溶剂结合相投入到运转中的SLG型粉体机中，运转2～3h，制得备用。混合次组分的制备是将次组分和剩余部分纳米溶剂结合相投入电热磁力搅拌器(参数设置，转速：400～500转/分钟，温度：70～80℃)中，连续搅拌2～3h，制得备用；涂料稳定相是将白乳胶、工业白油、聚丙烯酰胺溶解于乙二醇中，使用密闭式混合器进行充分的搅拌，直至分散均匀，不得混入空气，不能有可见颗粒存在。

将混合主组分、混合次组分及涂料稳定相在常温下置于搅拌釜中，均匀搅拌2～3h，制得成品涂料100kg。

将上述制备的涂料进行定压喷涂，步骤如下：

将气源与喷涂机接通并调整气压0.45～0.55Mpa(最高气压不超过0.6Mpa)。然后开启料液开关，调节到最佳雾化状态喷涂，喷涂膜厚为0.8～2mm，喷涂过程中严格控制喷嘴与阳极的距离(约为50～70cm)。

本实施例已经成功应用到国内某铝厂，电流效率实测增加2％以上，阳极寿命提高了1～2天，吨铝碳渣降低30公斤左右，长期使用后电解质环境相对稳定，已带来巨大的经济效益，证明涂料能起到很好的绝缘，抗氧化作用，不会对电解质产生负面影响。

实施例2

100kg的电解铝预焙阳极防氧化涂料制备：

纳米溶剂结合相：由硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶及乙二醇组成，占涂料总质量的34％，共34kg，其中硅溶胶用量为纳米溶剂结合相的20％，即6.8kg；其中铝溶胶用量为纳米溶剂结合相的10％，即3.4kg；其中硅铝溶胶用量为纳米溶剂结合相的1％，即0.34kg；其中乙二醇用量为纳米溶剂结合相的69％，即23.46kg。

主组分：制备无定型氧化铝6.2kg，称取纳米级ρ-Al₂O₃、γ-Al₂O₃及α-Al₂O₃分别为18.6kg、12.4kg、24.8kg。主组分占涂料总质量的62％，即62kg。

次组分：由锂辉石、蒙脱土粉及稀土组成，占涂料总质量的2％，共2kg。锂辉石用量为次组分的99％，约1.98kg，0.5％蒙脱土粉，约0.01kg；0.5％稀土等矿物，约0.01kg。

涂料稳定相：由白乳胶、工业白油、聚丙烯酰胺组成，占涂料总质量的2％；共2kg。其中白乳胶用量为涂料稳定相的20％，即0.4kg；工业白油用量为涂料稳定相的10％，即0.2kg；聚丙烯酰胺用量为涂料稳定相的70％，即1.4kg。

本实施例中电解铝预焙阳极防氧化涂料的制备方法与实施例1制备步骤相同。

本实施例已经成功应用到国内某铝厂，电流效率实测增加2％以上，阳极寿命提高了1～2天，吨铝碳渣降低25公斤左右，长期使用后电解质环境相对稳定,已带来巨大的经济效益，证明涂料能起到很好的绝缘，抗氧化作用,对电解质环境不会产生负面影响。

实施例3

100kg的电解铝预焙阳极防氧化涂料制备：

纳米溶剂结合相：由硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶及乙二醇组成，占涂料总质量的30％，共30kg，其中硅溶胶用量为纳米溶剂结合相的20％，即6kg；其中铝溶胶用量为纳米溶剂结合相的11％，即3.3kg；其中硅铝溶胶用量为纳米溶剂结合相的1％，即0.3kg；其中乙二醇用量为纳米溶剂结合相的68％，即20.4kg。

主组分：制备无定型氧化铝6.8kg，称取纳米级ρ-Al₂O₃、γ-Al₂O₃及α-Al₂O₃分别为20.4kg、13.6kg、27.2kg。主组分占涂料总质量的68％，即68kg。

次组分：由锂辉石、蒙脱土粉及稀土组成，占涂料总质量的1％，共1kg，其中锂辉石用量为次组分的98％，即0.98kg；1％蒙脱土粉，即0.01kg；1％稀土，即0.01kg。

涂料稳定相：由白乳胶、工业白油、聚丙烯酰胺组成，占涂料总质量的1％；共1kg。其中白乳胶用量为涂料稳定相的10％，即0.1kg；工业白油用量为涂料稳定相的15％，即0.15kg；聚丙烯酰胺用量为涂料稳定相的75％，即0.75kg。

本实施例中电解铝预焙阳极防氧化涂料的制备方法与实施例1制备步骤相同。

本实施例已经成功应用到国内某铝厂，电流效率实测增加1.5％左右，阳极寿命提高了1～2天，吨铝碳渣降低25公斤左右，长期使用后电解质环境相对稳定，已带来巨大的经济效益，证明涂料能起到很好的绝缘，抗氧化作用，对电解质环境不会产生负面影响。

图一为在实验室条件下，将碳棒的下部喷涂按实施例1制作的涂料，上部不涂，放入电阻炉中高温加热到950℃，并保温7h，待冷却后取出。可以观察到未涂涂料的碳棒已氧化，质松散，掉渣严重。涂有涂料的碳棒下部几乎没有被氧化，涂料附着性能好。实施例2-3与实施例1制备的涂料效果基本相同。

对比例1：

对比例1与实施例1的主要区别在于：主组分占涂料总质量的50％，其余次组分、纳米溶剂结合相、涂料稳定相按同比例增加，即分别占总质量的3.3％、43.4％、3.3％。其它条件不变。

经实验测得：将对比例1制备的涂料应用在阳极上，涂层的导电率增加，流经阳极碳块的电流量增加，阳极碳块侧部电解反应增强，阳极碳块出现局部脱落，电流效率不会出现明显增强，涂层对碳块增寿的效果不明显。

由实验效果表明主组分减少实验效果不好，主要是由于本涂料中主组分是起到抗氧化性的重要原料，其余为主组分的辅助相，若主组分过少，主组分很难形成连续相，涂层也就不能在使用过程中形成连续且致密的包覆层，这些不连续的包覆层会为电流提供流通路径，阳极侧部开始反应，出现掉渣现象，从而恶化抗氧化效果。

对比例2：

对比例2与实施例1的主要区别在于：主组分中不加入无定氧化铝，其余纳米级ρ-Al₂O₃、纳米级γ-Al₂O₃及纳米级α-Al₂O₃按同比例增加，即纳米级ρ-Al₂O₃、纳米级γ-Al₂O₃及纳米级α-Al₂O₃分别占主组分的33.3％、22.2％、44.5％。其它条件不变。

经实验测得：将对比例2制备的阳极涂层在长时间高温工作环境下，出现裂痕，脱落现象。使用效果不好。涂层没有很好的自愈效果，使用效果不好。

由实验效果表明主组分中不加入无定氧化铝实验效果不好，主要原因是：无定型氧化铝在升温过程中(700℃～800℃)晶型会发生转变，晶胞参数发生变化，在晶型转变过程中晶体密度变大，宏观表现为涂层的附着效果变好，硬度与致密性均有所提高。且本发明通过制备的Al₂O₃前驱体在600℃下烧结2h制得无定型Al₂O₃，其比得面积大，分散性好，可与次组分中的锂辉石充分接触，锂辉石具有低热膨胀性，两者相互作用及反应可减少涂料在升温及使用过程中的收缩和变形，可避免涂料在升温和长期高温工作条件下开裂。

对比例3：

对比例3与实施例1的主要区别在于：主组分中不加入纳米级ρ-Al₂O₃，其余无定氧化铝、纳米级γ-Al₂O₃及纳米级α-Al₂O₃按同比例增加，即无定氧化铝、纳米级γ-Al₂O₃及纳米级α-Al₂O₃，分别占主组分的14.3％、28.6％、57.1％。其它条件不变。

经实验测得：将对比例3制备的阳极涂层在长时间高温工作环境下，出现裂痕，脱落现象。使用效果不好。由实验效果表明主组分中不加入纳米级ρ-Al₂O₃实验效果不好，ρ-Al₂O₃比表面积大可与涂层辅料紧密结合，ρ-Al₂O₃在增强抗氧化效果的同时，还能强化辅料与主料的协同效果。

综上所述，本发明制备的电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料中氧化铝含量高，所以导热系数低，导电率低的特点。铝电解用炭阳极导热系数为3.0～4.5w/m·k，而本发明制备的抗氧化涂料的导热系数为0.1～0.3w/m·k。炭阳极正常工作时的温度很高，在炭素阳极侧部和上部涂敷这种抗氧化涂料可有效降低热量的散失，减少整个槽体的废热。并且，该涂料在工作温度下，导电率极低，可视为绝缘材料，涂覆该涂料后，电解所用电流由未涂敷涂料时从阳极与电解质接触的侧部和底部流过，变成大部分电流从阳极底部通过。这种电流路径的变化，对铝电解大有裨益，具有可以减少阳极水平电流，提高电流效率，减轻阳极侧部氧化，减少阳极掉渣，增加阳极使用寿命等优点且该涂料已在某铝厂应用，电流效率实测增加2％以上，阳极寿命提高1～2天，吨铝碳渣降低30公斤左右，对电解质环境无负面影响，已带来巨大的经济效益。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料，其特征在于，所述电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料按质量百分比包括如下组份：主组分60％～75％，次组分0.01％～5％，纳米溶剂结合相24％～34％，涂料稳定相0.01％～5％；

所述主组分包括无定型氧化铝、纳米级ρ-Al₂O₃、纳米级γ-Al₂O₃和纳米级α-Al₂O₃，所述无定型氧化铝由Al₂O₃前驱体在600℃下烧结2h制得；

所述纳米溶剂结合相包括硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶和溶剂；

所述次组分包括锂辉石、稀土和蒙脱土粉；所述次组分按质量百分比包括98％～99％的锂辉石，0.01～1％的稀土，0.01～1％的蒙脱土粉；

所述纳米溶剂结合相按质量百分比包括20％～25％的硅溶胶，10％～25％的铝溶胶，0.01～1％硅铝溶胶，50％～69％的溶剂；

所述涂料稳定相包括白乳胶、工业白油和聚丙烯酰胺；所述涂料稳定相按质量百分比包括10％～20％的白乳胶，10％～20％的工业白油，60％～80％聚丙烯酰胺。

2.根据权利要求1所述的一种电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料，其特征在于，所述主组分按质量百分比包括5％～15％的无定型氧化铝、25％-30％纳米级ρ-Al₂O₃、15％-20％纳米级γ-Al₂O₃和40％-45％纳米级α-Al₂O₃。

3.根据权利要求1所述的一种电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料，其特征在于，所述电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料的平均粒径小于1微米。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

首先按质量比准备各原料，然后分别完成纳米溶剂结合相的制备、主组分的制备、次组分的制备和涂料稳定相的制备，将纳米溶剂结合相与主组分混合得到混合主组分，将纳米溶剂结合相与次组分混合得到混合次组分，最后将混合主组分、混合次组分及涂料稳定相在常温下置于搅拌釜中，均匀搅拌2～3h，制得成品涂料。

5.根据权利要求4所述的一种电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料的制备方法，其特征在于，所述纳米溶剂结合相的制备是将由硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶及溶剂混合搅拌，备用；涂料稳定相的制备是将白乳胶、工业白油、聚丙烯酰胺溶解于乙二醇中，在密闭式容器中进行充分的搅拌。

6.根据权利要求5所述的一种电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料的制备方法，其特征在于，所述混合主组分的制备具体是：将无定型氧化铝、纳米级ρ-Al₂O₃、纳米级γ-Al₂O₃和纳米级α-Al₂O₃投入粉体机中，并添加纳米溶剂结合相，机器连续运行2～3h后制得。

7.根据权利要求5所述的一种电解铝预焙阳极防氧化绝缘涂料的制备方法，其特征在于，所述混合次组分的制备具体是：将锂辉石、蒙脱土粉和稀土在常温下投入电热磁力搅拌器中，并加入纳米溶剂结合相组成，转速为400～500转/分钟，温度为70～80℃，连续运行2～3h，得到混合次组分。

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