CN115536438A - 一种抗高温氧化复合材料、其制备方法与铝电解的阳极 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抗高温氧化复合材料，由以下原料制备得到：磷酸、硼酸、水、可与磷酸反应生成磷酸二氢铝的组分以及磷酸铬铝和反应可生成磷酸铬铝的组合物中的一种或两种。本申请还提供了一种抗高温氧化复合材料。本申请还提供了一种铝电解的阳极，包括碳材料和涂覆于所述碳材料表面的上述抗高温氧化复合材料。本申请提供的抗高温氧化复合材料是一种热固性、水性涂料，涂覆于碳材料表面具有表层致密、坚硬、耐高温、隔离了碳材料表面与空气、电解槽内二氧化碳的接触，减少了碳阳极表面氧化，延长了阳极使用周期。
Description
技术领域
本发明涉及电解铝技术领域，尤其涉及一种抗高温氧化复合材料、其制备方法与铝电解的阳极。
背景技术
工业化批量生产金属铝是通过电解的方法获得液态铝，通常叫做电解铝。电解铝是将氧化铝在电解槽中生产；电解槽的上部是阳极，下部是阴极，原料氧化铝与电解质发生反应，在阴阳电极间直流电作用下，金属铝被还原并在阴极集聚，完成电解生产过程。
在电解的过程中，阳极的成分为碳，称做碳阳极；氧化铝在电解过程中释放出氧气，在高温下，氧气与碳阳极中的碳发生氧化反应，生成一氧化碳和二氧化碳。由于碳阳极在高温下氧化，碳阳极表面会出现碳块分崩离析，严重时会有较大的分离碳块掉落电解溶液中，不仅加速碳阳极的氧化过程，同时掉落的碳块生成更多的一氧化碳气体，遇空气燃烧，生成大量有害的二氧化碳和一氧化碳及氟化物气体。不仅如此，由于碳块分离掉落，碳阳极的底掌面积变小，电阻变大，电耗增加。另外，为了打捞掉落的碳块，生产工人需要在高温的电解质溶液中人工打捞，工人需承受高温的烘烤和付出大量的气力。
为解决上述问题，电解铝生产企业及有关科研单位投入了大量人力物力。目前，上述问题的解决途径主要有两种，一是改善氧化状况，二是使用不易氧化材料制作的阳极代替碳阳极。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种抗高温氧化复合材料，本申请提供的抗高温氧化复合材料具有抗氧化的作用，涂覆于碳阳极表面可延缓电解铝生产过程中碳阳极的氧化速度和保持碳阳极的底掌面积。
有鉴于此，本申请提供了一种抗高温氧化复合材料，由以下原料制备得到：磷酸、硼酸、水、可与磷酸反应生成磷酸二氢铝的组分以及磷酸铬铝和反应可生成磷酸铬铝的组合物中的一种或两种。
优选的，所述磷酸的含量为25～45重量份，所述水的含量为25～45重量份，所述硼酸的含量为2～5重量份，所述生成磷酸二氢铝的含量为40～60重量份，所述磷酸铬铝和所述组合物得到的磷酸铬铝中的一种或两种的含量为15～25重量份。
优选的，所述可与磷酸反应生成磷酸二氢铝的组分为铝灰或氢氧化铝、氧化铝、氟化铝、冰晶石和氧化镁组成的组合物。
优选的，反应可生成磷酸铬铝的组合物为三氧化铬、甲醇和铝灰的组合物或氧化铝、三氧化铬、甲醇和铝灰的组合物。
优选的，所述铝灰的组分为：40～65wt％的氧化铝，10～15wt％的氮化铝，8～10wt％的氟化盐，5～8wt％的铝粉和1～2wt％的杂质。
本申请还提供了所述的抗高温氧化复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将磷酸与水混合，再加入硼酸、可与磷酸反应生成磷酸二氢铝的组分以及磷酸铬铝和反应可生成磷酸铬铝的组合物中的一种或多种，反应后得到抗高温氧化复合材料。
本申请还提供了一种铝电解的阳极，包括碳材料和涂覆于所述碳材料表面的抗高温氧化复合材料，所述抗高温氧化复合材料为所述的抗高温氧化复合材料或所述的制备方法所制备的抗高温氧化复合材料。
本申请提供了一种抗高温氧化复合材料，其由磷酸、硼酸、可与磷酸反应生成磷酸二氢铝的组分以及磷酸铬铝和反应可生成磷酸铬铝的组合物中的一种或多种。上述原料在具体应用时相互反应可形成磷酸二氢铝，其作为高温粘结剂与其他填料形成致密的涂层，同时硼酸提高了材料的机械强度，从而阻挡了氧气和二氧化碳与碳阳极表面接触，防止了碳阳极的氧化。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
鉴于现有技术中碳阳极表面发生氧化，出现碳块分崩离析以及引发的一系列的后续问题，本申请提供了一种抗高温氧化复合材料，其可以改善碳阳极的氧化状况，在碳阳极上涂覆本申请的复合材料，碳阳极的氧化速度明显减缓，碳块不再崩析掉落，导电面积不再减少，残极较为规整；同时本发明的复合材料还起到保温作用，提高了电解槽的温度，减少了保温覆盖料厚度。具体的，本发明实施例公开了一种抗高温氧化复合材料，由以下原料制备得到：磷酸、硼酸、水、可与磷酸反应生成磷酸二氢铝的组分以及磷酸铬铝和反应可生成磷酸铬铝的组合物中的一种或多种。
在本申请提供的抗高温氧化复合材料中，所述可与磷酸反应生成磷酸二氢铝的组分可选自现有技术中任意可与磷酸反应生成磷酸二氢铝的单一组分或多种组分；在具体实施例中，为了使抗高温氧化复合材料具有较好的保温等性能，所述可与磷酸反应生成磷酸二氢铝的组分为铝灰或氢氧化铝、氧化铝、氟化铝、冰晶石和氧化镁组成的组合物；所述铝灰的组成具体为：65wt％的氧化铝，15wt％的氮化铝，8wt％的氟化盐，5～8wt％％的铝粉和1～2wt％的杂质。上述组分以铝灰为例，在加入水后，铝灰中的氮化铝发生水解反应，生成氢氧化铝和氨气，氢氧化铝与过量的磷酸生成磷酸二氢铝，氨气与磷酸反应生成磷酸铵溶解在复合材料内，而磷酸二氢铝可作为高温粘结剂，铝灰中大量的氧化铝和其他成分可作为填料，以进一步提升复合材料的性能。所述可与磷酸反应生成磷酸二氢铝的组分与磷酸反应后生成的磷酸二氢铝的含量为40～60重量份，磷酸的含量为25～45重量份。
硼酸可提高抗高温氧化复合材料作为涂层的机械强度，从而阻挡氧气和二氧化碳与碳阳极表面接触，防止碳阳极的氧化。所述硼酸的含量为2～5重量份。
所述磷酸铬铝和反应可生成磷酸铬铝的组合物由于磷酸铬铝的熔点可达1700℃以上，其在高温条件下不与其他低熔点物质发生反应，因此，所述磷酸铬铝和反应可生成磷酸铬铝的组合物具有很好的稳定性和抗氧化性。所述磷酸铬铝的含量为15～25重量份；或组合物反应后生成的磷酸铬铝的含量为15～25重量份。所述反应可生成磷酸铬铝的组合物具体为三氧化铬、甲醇和铝灰的组合物或氧化铝、三氧化铬、甲醇和铝灰的组合物。上述三氧化铬、甲醇和铝灰的组合物与磷酸反应即可得到磷酸铬铝，同样，氧化铝、三氧化铬、甲醇和铝灰也可在磷酸存在的情况下反应得到磷酸铬铝。
在具体实施例中，本申请所述的抗高温氧化复合材料可包括五种具体方案：1)磷酸、铝灰、水、硼酸和磷酸铬铝，其中铝灰水解得到的氢氧化铝可与磷酸反应，生成磷酸二氢铝；2)磷酸、铝灰、水、硼酸、三氧化铬、甲醇，其中铝灰水解得到的氢氧化铝可与磷酸反应得到磷酸二氢铝，三氧化铬、甲醇、铝灰和磷酸反应得到磷酸铬铝；3)磷酸、氧化铝、水、硼酸、三氧化铬、甲醇，其中氧化铝的水解产物氢氧化铝可与磷酸反应得到磷酸二氢铝，三氧化铬、甲醇、磷酸和氢氧化铝同样可生成磷酸铬铝。
本申请还提供了抗高温氧化复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将磷酸与水混合，再加入硼酸、可与磷酸反应生成磷酸二氢铝的组分以及磷酸铬铝和反应可生成磷酸铬铝的组合物中的一种或两种，反应后得到抗高温氧化复合材料。
本申请还提供了一种铝电解的阳极，包括碳材料和涂覆于所述碳材料表面的抗高温氧化复合材料，所述抗高温氧化复合材料为上述方案所述的抗高温氧化复合材料。
本发明提供的阳极由于表面涂覆有抗高温氧化复合材料，其具有很强的粘结力、渗透力和覆膜性，可以长期耐受1000℃左右高温烧烤，可在高温下抵御高浓度二氧化碳、氟化氢和氧气的侵蚀，且不会对电解质组分、原铝质量产生任何影响；在使用过程中也不会产生任何刺激性气味和有害物质，不会对人体产生任何危害。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的抗高温氧化复合材料进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
称取磷酸32kg置入搅拌槽内，再加入4kg的清水稀释，并开动搅拌装置，然后缓缓投入20kg铝灰(铝灰细度：400目)及2kg的硼酸；反应完毕后再投入5g三氧化铬，待其全部溶解以后，用5kg甲醇做还原剂进行还原，涂料颜色由红色逐渐变为深绿色即为反应终点；最后投入32kg水稀释，继续保持料温约85℃左右，使涂料中气体充分溢出，得到抗高温氧化复合材料；其中，磷酸、铝灰、三氧化铬和甲醇反应得到的磷酸铬铝的含量为15kg；铝灰能够和磷酸反应得到磷酸二氢铝，磷酸二氢铝的含量为40kg；
将上述抗高温氧化复合材料涂覆于碳阳极，并与未涂覆复合材料的碳阳极作对比，本申请的碳阳极具有的优点如下：
1)延长了碳阳极的使用天数：以长155mm×宽660mm×高645mm的碳阳极为例，使用本发明材料的碳阳极使用天数可以达到34～35天，比未使用本发明材料的碳阳极使用天数延长2-3天。
2)碳阳极的底掌面积基本不变：以长155mm×宽660mm×高645mm的碳阳极为例，使用本发明材料的碳阳极底掌面积基本保持不变，而未使用本发明材料的碳阳极底掌面积减少至50％左右。
实施例2
称取30kg的磷酸放入搅拌槽内，然后放入5kg的水，再投入25kg的铝灰，铝灰投料完毕后，再加入2kg的硼酸，最后再加入15kg的磷酸铬铝溶液和23kg水，搅匀即可得到抗高温氧化复合材料；其中磷酸与铝灰反应生成的磷酸二氢铝的含量为30kg。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种抗高温氧化复合材料，由以下原料制备得到：磷酸、硼酸、水、可与磷酸反应生成磷酸二氢铝的组分以及磷酸铬铝和反应可生成磷酸铬铝的组合物中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的抗高温氧化复合材料，其特征在于，所述磷酸的含量为25～45重量份，所述水的含量为25～45重量份，所述硼酸的含量为2～5重量份，所述生成磷酸二氢铝的含量为40～60重量份，所述磷酸铬铝和所述组合物得到的磷酸铬铝中的一种或两种的含量为15～25重量份。
3.根据权利要求1或2所述的抗高温氧化复合材料，其特征在于，所述可与磷酸反应生成磷酸二氢铝的组分为铝灰或氢氧化铝、氧化铝、氟化铝、冰晶石和氧化镁组成的组合物。
4.根据权利要求1或2所述的抗高温氧化复合材料，其特征在于，反应可生成磷酸铬铝的组合物为三氧化铬、甲醇和铝灰的组合物或氧化铝、三氧化铬、甲醇和铝灰的组合物。
5.根据权利要求4所述的抗高温氧化复合材料，其特征在于，所述铝灰的组分为：40～65wt％的氧化铝，10～15wt％的氮化铝，8～10wt％的氟化盐，5～8wt％的铝粉和1～2wt％的杂质。
6.权利要求1所述的抗高温氧化复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将磷酸与水混合，再加入硼酸、可与磷酸反应生成磷酸二氢铝的组分以及磷酸铬铝和反应可生成磷酸铬铝的组合物中的一种或多种，反应后得到抗高温氧化复合材料。
7.一种铝电解的阳极，包括碳材料和涂覆于所述碳材料表面的抗高温氧化复合材料，所述抗高温氧化复合材料为权利要求1～5任一项所述的抗高温氧化复合材料或权利要求6所述的制备方法所制备的抗高温氧化复合材料。
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Citations (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4770707A (en) * | 1984-10-12 | 1988-09-13 | Manville Corporation | Method for forming a layer of refractory fibers on a surface and material produced thereby |
| EP0417493A2 (en) * | 1989-08-14 | 1991-03-20 | Aluminum Company Of America | Fiber reinforced composite having an aluminum phosphate bonded matrix |
| RU2241073C2 (ru) * | 2003-02-11 | 2004-11-27 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Углеродный анод электролизера |
| EP1693486A1 (en) * | 2000-02-16 | 2006-08-23 | Alcan International Limited | A method for providing a protective coating for carbonaceous components of an electrolysis cell |
| CN101736367A (zh) * | 2009-12-25 | 2010-06-16 | 焦作万方铝业股份有限公司 | 一种阳极钢爪保护环及其制备方法 |
| CN102424730A (zh) * | 2011-08-29 | 2012-04-25 | 翟相文 | 电解铝阳极炭块抗氧化涂料及其制备方法 |
| CN102516828A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-06-27 | 西南科技大学 | 一种疏水性磷酸铬铝的制备方法 |
| CN102531433A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-07-04 | 北京化工大学 | 可与纤维复合的耐高温低介电含磷无机树脂、制备及应用 |
| CN103073322A (zh) * | 2013-02-02 | 2013-05-01 | 西南科技大学 | 一种莫来石晶须原位增韧磷酸铬铝透波材料的制备方法 |
| CN103253645A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-08-21 | 西南科技大学 | 一种改性磷酸铬铝的制备方法 |
| RU2012131893A (ru) * | 2012-07-25 | 2014-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ нанесения защитного покрытия на стальные детали |
| US20150197450A1 (en) * | 2012-08-21 | 2015-07-16 | Stellar Materials Incorporated | Refractory composition and process for forming article therefrom |
| CN106009797A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-10-12 | 马鞍山马钢表面工程技术有限公司 | 一种热喷涂涂层封孔剂、制备方法及使用方法 |
| CN106189600A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-12-07 | 昌吉州准东经济技术开发区唯新能源科技有限公司 | 电解铝碳阳极表面抗高温抗氧化涂料及其制备方法 |
| CN106634069A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-05-10 | 西南科技大学 | 一种棕色低红外发射率材料的制备方法 |
| CN106634068A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-05-10 | 西南科技大学 | 一种绿色低红外发射率材料的制备方法 |
| CN106892642A (zh) * | 2015-12-17 | 2017-06-27 | 高伟 | 一种阳极炭块抗氧化涂层 |
| CN108315765A (zh) * | 2018-04-22 | 2018-07-24 | 新疆大学 | 一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料 |
| CN109678449A (zh) * | 2019-01-19 | 2019-04-26 | 深圳市国创珈伟石墨烯科技有限公司 | 一种无机耐高温熔盐腐蚀的石墨烯涂料及其制备方法 |
| CN109943113A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-28 | 烟台龙源电力技术股份有限公司 | 一种磷酸铝铬锌复合粘结剂及其制备方法及陶瓷涂料 |
| CN110577758A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-17 | 江西省科学院应用化学研究所 | 一种铝灰综合利用制电解铝用炭阳极抗氧化涂料的方法 |
| CN111218134A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-06-02 | 上海碳源汇谷新材料科技有限公司 | 一种耐高温耐腐蚀的石墨烯涂料及其制备方法 |
| US20200212427A1 (en) * | 2019-01-02 | 2020-07-02 | Ningde Amperex Technology Limited | Anode active material and anode using same, electrochemical device and electronic device |
-
2021
- 2021-06-30 CN CN202110738830.4A patent/CN115536438A/zh active Pending
Patent Citations (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4770707A (en) * | 1984-10-12 | 1988-09-13 | Manville Corporation | Method for forming a layer of refractory fibers on a surface and material produced thereby |
| EP0417493A2 (en) * | 1989-08-14 | 1991-03-20 | Aluminum Company Of America | Fiber reinforced composite having an aluminum phosphate bonded matrix |
| EP1693486A1 (en) * | 2000-02-16 | 2006-08-23 | Alcan International Limited | A method for providing a protective coating for carbonaceous components of an electrolysis cell |
| RU2241073C2 (ru) * | 2003-02-11 | 2004-11-27 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Углеродный анод электролизера |
| CN101736367A (zh) * | 2009-12-25 | 2010-06-16 | 焦作万方铝业股份有限公司 | 一种阳极钢爪保护环及其制备方法 |
| CN102424730A (zh) * | 2011-08-29 | 2012-04-25 | 翟相文 | 电解铝阳极炭块抗氧化涂料及其制备方法 |
| CN102516828A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-06-27 | 西南科技大学 | 一种疏水性磷酸铬铝的制备方法 |
| CN102531433A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-07-04 | 北京化工大学 | 可与纤维复合的耐高温低介电含磷无机树脂、制备及应用 |
| RU2012131893A (ru) * | 2012-07-25 | 2014-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ нанесения защитного покрытия на стальные детали |
| US20150197450A1 (en) * | 2012-08-21 | 2015-07-16 | Stellar Materials Incorporated | Refractory composition and process for forming article therefrom |
| CN103073322A (zh) * | 2013-02-02 | 2013-05-01 | 西南科技大学 | 一种莫来石晶须原位增韧磷酸铬铝透波材料的制备方法 |
| CN103253645A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-08-21 | 西南科技大学 | 一种改性磷酸铬铝的制备方法 |
| CN106892642A (zh) * | 2015-12-17 | 2017-06-27 | 高伟 | 一种阳极炭块抗氧化涂层 |
| CN106009797A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-10-12 | 马鞍山马钢表面工程技术有限公司 | 一种热喷涂涂层封孔剂、制备方法及使用方法 |
| CN106189600A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-12-07 | 昌吉州准东经济技术开发区唯新能源科技有限公司 | 电解铝碳阳极表面抗高温抗氧化涂料及其制备方法 |
| CN106634068A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-05-10 | 西南科技大学 | 一种绿色低红外发射率材料的制备方法 |
| CN106634069A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-05-10 | 西南科技大学 | 一种棕色低红外发射率材料的制备方法 |
| CN108315765A (zh) * | 2018-04-22 | 2018-07-24 | 新疆大学 | 一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料 |
| US20200212427A1 (en) * | 2019-01-02 | 2020-07-02 | Ningde Amperex Technology Limited | Anode active material and anode using same, electrochemical device and electronic device |
| CN109678449A (zh) * | 2019-01-19 | 2019-04-26 | 深圳市国创珈伟石墨烯科技有限公司 | 一种无机耐高温熔盐腐蚀的石墨烯涂料及其制备方法 |
| CN109943113A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-28 | 烟台龙源电力技术股份有限公司 | 一种磷酸铝铬锌复合粘结剂及其制备方法及陶瓷涂料 |
| CN110577758A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-17 | 江西省科学院应用化学研究所 | 一种铝灰综合利用制电解铝用炭阳极抗氧化涂料的方法 |
| CN111218134A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-06-02 | 上海碳源汇谷新材料科技有限公司 | 一种耐高温耐腐蚀的石墨烯涂料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 刘灿灿;陈磊;周健松;周惠娣;陈建敏;: "石墨-磷酸铝铬润滑涂层的制备及其摩擦学性能" * |
| 刘继江;刘文彬;王超;丁海斌;冯亚杰;: "磷酸盐基胶粘剂的研究与应用" * |
| 杨小波;孙志强;苗镇江;王华栋;吴涛;: "镁铝尖晶石对磷酸二氢铝固化作用研究" * |
| 梁海聪;谷坤明;邓远名;戴雷;唐知桥;汤皎宁;: "锌对磷酸铝粘结剂及涂层防腐蚀性能的影响" * |
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