CN1272472C - 导流型铝电解槽用复合硼化钛阴极制备方法 - Google Patents
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Abstract
导流型铝电解槽用复合硼化钛阴极制备方法。本发明在用振动成型TiB2阴极碳块砌筑好的导流型铝电解槽的阴极内衬上，涂覆多层不同TiB2含量的碳胶TiB2涂层浆料，利用铝电解焦粉焙烧工艺产生的热量炭化涂层，在线制备导流型铝电解槽用金属铝液可润湿性TiB2阴极。本发明提高了导流型铝电解槽用可润湿性阴极的服务寿命，所生产的产品成本较低，并能完全与金属铝液润湿，符合导流型铝电解槽的要求，可以达到节能的目的。在线制备可润湿性梯度功能复合TiB2阴极，不需另外添加设备，施工费用低，应用方便。
Description
[技术领域]本发明与导流型铝电解槽阴极有关，尤其涉及到梯度功能复合硼化钛阴极的制备方法。
[背景技术]导流型铝电解槽是铝电解槽的发展方向，其能量消耗远远低于现行的Hall-Heroult铝电解槽而受到人们的重视。目前，已有的导流铝电解槽的阴极，是采用将单一均质的碳胶TiB2涂层涂覆在碳素阴极材料上形成的涂层阴极。单一均质碳胶TiB2涂层与碳素阴极基体材料的结构有所不同，性质上存在差异，在界面上发生突变，过厚的涂层难以形成形稳阴极；由于存在磨损的问题，而过薄的涂层，金属铝液可润湿的TiB2阴极材料寿命太短，不能与电解槽同寿，难于达到槽寿命指标的要求，使得导流型铝电解槽用碳胶TiB2涂层阴极在实际使用上存在问题，障碍导流型铝电解槽达到节能的目的。
[发明内容]为了解决已有的导流型铝电解槽用碳胶TiB2涂层阴极所存在的问题，本发明提供一种导流型铝电解槽用TiB2阴极的制备方法。
本发明在用振动成型TiB2阴极碳块砌筑好的导流型铝电解槽的阴极内衬上，涂覆多层不同TiB2含量的碳胶TiB2涂层浆料，利用铝电解焦粉焙烧工艺产生的热量炭化涂层，在线制备导流型铝电解槽用金属铝液可润湿性TiB2阴极。
第一层涂层浆料的硼化钛含量不小于阴极内衬表面硼化钛含量，每层涂层浆料的硼化钛含量变化不大于12％(质量百分数)，每层硼化钛涂层厚度为3～5mm。
本发明适应于导流型铝电解槽。
本发明所用涂层浆料中TiB2的含量最好为30～65％(质量百分数)。
复合材料中TiB2的含量在30～65％(质量百分数)之间，复合材料与金属铝液具有良好的润湿性，含量达到65％以上(质量分数)，与金属铝液完全润湿。阴极材料与金属铝液润湿，能在阴极材料表面形成一层铝膜，起到保护阴极材料免遭冰晶石熔盐和钠的侵蚀，润湿性越好，这种保护作用就越充分。阴极材料与金属铝液润湿也是筑造导流型铝电解槽的必须条件。
由于TiB2价格昂贵，振动成型TiB2阴极碳块的TiB2含量不能太高，只能在30％(质量分数)左右，仅用振动成型含TiB2阴极碳块为导流型铝电解槽的阴极材料，难以达到导流型铝电解槽对阴极与金属铝液润湿性的要求，但是，振动成型TiB2阴极碳块含有一定量的TiB2，为在表面层上涂覆较厚的含TiB2量高的涂层提供了相似的结构基础。在振动成型硼化钛阴极碳块内衬上涂覆TiB2含量高的涂层，并利用铝电解槽焦粒焙烧工艺过程产生的热量炭化涂层，可以在线获得与金属铝液完全润湿的长寿梯度功能复合TiB2阴极。
本发明提高了导流型铝电解槽用可润湿性阴极的服务寿命，所生产的产品成本较低，并能完全与金属铝液润湿，符合导流型铝电解槽的要求，可以达到节能的目的。在线制备可润湿性梯度功能复合TiB2阴极，不需另外添加设备，施工费用低，应用方便。
改变阴极的结构，避免可润湿性阴极在制备过程中发生形变，延长可润湿性阴极的使用寿命，使导流型铝电解槽真正发挥节能效果
[附图说明]
图1：制备导流型铝电解槽用梯度功能功能复合硼化钛阴极工艺流程；
图2：导流型铝电解槽用可润湿性梯度功能复合TiB2阴极材料示意，1振动成型硼化钛阴极碳块；2阳极；3金属铝；4硼化钛涂层；5熔融铝膜。
[具体实施方式]
实施例1：在振动成型TiB2阴极碳块内衬表面，分3次涂抹3种不同TiB2含量的涂层浆料(TiB2的质量分数分别为：36％，48％，52％)，每一层的涂抹时间间隔为1h，浆料总量为：5kg/m2；室温放置24h后，依常规铝电解焦粒焙烧工艺，铺设好焦粒，安装好焙烧装置，焙烧72小时，使铝电解槽温度从室温升高950℃，炭化涂层。所得梯度功能复合TiB2阴极的涂层厚度为9mm，不开裂、不脱落，与金属铝液完全润湿。
实施例2：在振动成型硼化钛阴极碳块内衬表面，分2次涂抹2种不同TiB2含量的涂层浆料(TiB2的质量分数分别为：38％、49％)，每一层的涂抹时间间隔为1h，浆料总量为：3.6kg/m2；室温放置24h后，依常规铝电解焦粒焙烧工艺，铺设好焦粒，安装好焙烧装置，焙烧72小时，使铝电解槽温度从室温升高950℃，炭化涂层。所得梯度功能复合TiB2阴极的涂层厚度为10mm，不开裂、不脱落，与金属铝液完全润湿。
Claims (1)
1.一种导流型铝电解槽用复合硼化钛阴极制备方法，其特征在于：在用振动成型TiB2阴极碳块砌筑好的导流型铝电解槽的阴极内衬上，涂覆多层不同TiB2含量的碳胶TiB2涂层浆料，利用铝电解焦粉焙烧工艺产生的热量炭化涂层，在线制备导流型铝电解槽用金属铝液可润湿性TiB2阴极，所述涂层的第一层的硼化钛含量不小于阴极内衬表面硼化钛含量，每层涂层浆料的硼化钛质量百分含量变化不大于12％，每层硼化钛涂层厚度为3～5mm。
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