CN1552948A - 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 (3)
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: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。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于: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。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:本发明所用涂层浆料中TiB2的质量百分含量最好为30~65%。
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