CN1651612A - 一种TiB2复合层阴极炭块制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种TiB2复合层阴极炭块制备方法，涉及一种用于大型铝电解槽的阴极材料炭块的制备，特别是TiB2－石墨复合阴极炭块的制备方法。其特征在于按质量比为20％－70％的TiB2粉、15％～17％的粘结剂、余量为石墨碎的比例进行混合配料制备TiB2复合层糊料，将料糊在制备阴极炭块基块上加复合糊料，直至成型完成，一体焙烧，制得TiB2－石墨碎复合阴极炭块。采用本发明的方法制备的TiB2复合层阴极炭块，在电解槽启动初的高纳吸收期，阴极吸钠量明显减少，电解质分子比降低速度仅为对比槽的30％。电解槽运行稳定、槽底干净、无沉淀与对比槽相比，阴极压降降低60～80mv，原铝直流电耗降低100～200Kwh/t.A，预计槽寿命可提高400～600天。
Description
技术领域
一种TiB2复合层阴极炭块制备方法，涉及一种用于大型铝电解槽的阴极材料炭块的制备，特别是TiB2-石墨复合阴极炭块的制备方法。
背景技术
在铝电解生产过程中，由于铝液与阴极碳的反应及电解质中电化学反应生成的钠对炭晶格的渗透作用，造成炭阴极膨胀、隆起、胀裂等现象，使电解质熔液渗漏、槽壳变形，出现电解槽早期破损，缩短了电解槽的寿命，被迫大修。TiB2是金属铝的优良可湿润材料，铝液覆盖阴极后形成一层铝液膜可有效隔离电解质与底部炭的直接接触，阻止了电解质对阴极的侵蚀，这种复合层且具有抗钠渗透性和优良的导电性，是理想的铝电解槽阴极材料。但是TiB2-成本昂贵，用代替电解槽的炭阴极成本太高而难以承受，所以人们就试图用涂层的办法，通过在阴极表面涂抹TiB2涂层的办法制得TiB2涂层炭块。上世纪80-90年代人们为此曾进行了实验。但这种涂抹层由于与基体炭块性质上的差异，太厚难以形成稳定的一体，易脱落；太薄难抗冲刷或不起作用，所以都未收到预期的效果，相继未果而终。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种复合料与基体粘结性强、牢固、耐冲刷、使用寿命长且生产方法简单、适用性强，能有效保证可湿润阴极的效果的TiB2复合层阴极炭块制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种TiB2复合层阴极炭块制备方法，其特征在于制备过程包括：
a.制备TiB2复合层糊料
按质量比为20％--70％的TiB2粉、质量比为15％～17％的选自煤沥青或环氧树脂中的一种粘结剂、余量为石墨碎的比例进行配料，先将TiB2与石墨碎干混时间10～20分钟，加沥青后再湿混35--50分钟，混涅温度高于粘结剂40℃～60℃，制备出复合料糊；
b.TiB2复合层阴极炭块
制备常规阴极炭块作基块，振动30～60秒后加复合糊料，均匀摊平后继续成型直至成型完成，通过一体焙烧、加工而得到各种不同规格的TiB2-石墨碎复合阴极炭块产品。
本发明的方法，其特征在于粘结剂为SP等于85.5℃的煤沥青。
本发明的方法，其特征在于TiB2粉的化学纯度大于85％。
本发明的方法，其特征在于石墨碎的石墨化度为80％～98％、粉末电阻率120--300μΩm、粒度小于2mm。
一种TiB2复合层阴极炭块制备方法，其特征在于TiB2复合层阴极炭块时是将复合糊料均匀铺在模箱底部，然后加入基体原料成型的。
一种TiB2复合层阴极炭块制备方法，其特征在于在加工时制品保留工作面不作加工，仅加工其余五个面，未加工的工作面在筑炉时作为炉底上表面。
本发明的方法，采用TiB2—石墨碎复合材料，复合料用合理的粘结剂在专用混涅锅中单独混涅，在成型过程中一体成型，TiB2含量在20％～70％范围内根据需要随意调整。由于石墨和选用的粘结剂与基体炭块具有相同或相似的性能，且是一体成型、焙烧，复合层厚10～25mm，所以复合料与基体粘结性强、牢固、耐冲刷、使用寿命长。这样生产的阴极复合块，方法简单、适用性强，达到可湿润阴极的效果。炉底电压降低，槽底无起层、无隆起，槽子运行平稳。
用本发明方法制作铝电解槽用阴极，阴极工作面的特性有很大改善，铝液对其侵润性好，形成的表面铝液膜，起到了保护阴极材料免遭熔融电解质的侵蚀，提高了阴极使用寿命。方法简单，除对复合用材料单独进行小型混涅外，不增加任何其它设备，生产工序也无变化、适用性强、操作性好、易推广应用。采用复合层—基体块一体成型、焙烧的方法，复合性好、不宜脱层、使用寿命长，槽子运行稳定。TiB2含量可在20％～70％范围内变化，适用于各种条件的要求，且可以在产品性能符合要求的前提下，适当控制制造成本。采用本发明的方法制备的TiB2复合层阴极炭块，在电解槽启动初的高纳吸收期，阴极吸钠量明显减少，电解质分子比降低速度仅为对比槽的30％。电解槽运行稳定、槽底干净、无沉淀与对比槽相比，阴极压降降低60～80mv，原铝直流电耗降低100～200Kwh/t.A，预计槽寿命可提高400～600天。
具体实施方式
一种TiB2复合层阴极炭块制备方法，首先将化学纯度大于85％的质量比例为20％--70％的TiB2粉，比例为15％～17％的选自煤沥青或环氧树脂中的一种粘结剂，其余为石墨化度80％～98％、粉末电阻率120--300μΩm、粒度小于2mm的粉石墨碎；在混涅锅中对复合料单独进行混涅，混涅温度高于粘结剂软化点40℃～60℃，干混时间10-20分钟，加黏结剂后湿混时间35--50分钟制成TiB2复合糊料；再制备常规阴极炭块作基块，振动30～60秒后加复合糊料，均匀摊平后继续成型直至成型完成，通过一体焙烧、加工而得到各种不同规格的TiB2—石墨碎复合阴极炭块产品。
实施例1
用50L电加热混涅锅，将质量比为20％的TiB2粉、质量比为63％石墨碎、质量比为17％的SP等于85.5℃的煤沥青进行混合配料，先将TiB2与石墨碎干混时间20min，加沥青后再湿混50min，混涅温度145℃，制备出复合料。
基体料以电煅无烟煤为骨料，采用粉末电阻率为540μΩm的阴极炭块生产用糊料。称取阴极基块糊料1450Kg、在长3620mm宽560mm的模箱中加重锤振动45sec，提起重锤，用专用小耙将上表面拉毛，均匀铺入复合料40kg，重新放下重锤并振动2min后脱模、冷却。经230h加热焙烧后出炉、加工、检查，TiB2复合层与基体紧密融为一体，无明显界面，其厚约为12mm，无开裂、无起层，经试验与金属铝液可完全润湿。
实施例2
用50L电加热混涅锅，将质量比为50％的TiB2粉、质量比为37％石墨碎、质量比为13％的环氧树脂进行混合配料，先将TiB2与石墨碎干混时间10min，加环氧树脂后再湿混35min，混涅温度165℃，制备出复合料。
基体料以电煅无烟煤为骨料，采用粉末电阻率为540μΩm的阴极炭块生产用糊料。称取阴极基块糊料1450Kg、在长3620mm宽560mm的模箱中加重锤振动45sec，提起重锤，用专用小耙将上表面拉毛，均匀铺入复合料40kg，重新放下重锤并振动2min后脱模、冷却。经230h加热焙烧后出炉、加工、检查，TiB2复合层与基体紧密融为一体，无明显界面，其厚约为12mm，无开裂、无起层，经试验与金属铝液可完全润湿。
实施例3
用50L电加热混涅锅混涅混合料，TiB2的质量比为70％，质量比为15％的石墨碎，质量比为15％的SP等于85.5℃的煤沥青进行混合配料其它参数及步骤与例1相同。坯品，经冷却、焙烧、加工、检查，复合层与基体形成一体，无明显界面，工作面平整，复合层厚约10mm，用金属铝液试验，湿润角10～12°，可用作电解槽的可湿润性阴极块。在加工时制品保留工作面不作加工，仅加工其余五个面，未加工的工作面在筑炉时作为炉底上表面。
Claims (6)
1.一种TiB2复合层阴极炭块制备方法，其特征在于制备过程包括：
a.制备TiB2复合层糊料
按质量比为20％--70％的TiB2粉、质量比为15％～17％的选自煤沥青或环氧树脂中的一种粘结剂、余量为石墨碎的比例进行配料，先将TiB2与石墨碎干混时间10～20分钟，加沥青后再湿混35--50分钟，混涅温度高于粘结剂40℃～60℃，制备出复合料糊；
b.TiB2复合层阴极炭块
制备常规阴极炭块作基块，振动30～60秒后加复合糊料，均匀摊平后继续成型直至成型完成，通过一体焙烧、加工而得到各种不同规格的TiB2-石墨碎复合阴极炭块产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于粘结剂为SP等于85.5℃的煤沥青。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于TiB2粉的化学纯度大于85％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于石墨碎的石墨化度为80％～98％、粉末电阻率120-300μΩm、粒度小于2mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于TiB2复合层阴极炭块时是将复合糊料均匀铺在模箱底部，然后加入基体原料成型的。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在加工时制品保留工作面不作加工，仅加工其余五个面，未加工的工作面在筑炉时作为炉底上表面。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |