本发明专利技术公开了一种降低铝电解槽能耗的预焙阳极防氧化涂料及其制备、应用方法，属于电解铝新型节能降耗材料。该材料采用钾长石粉、叶腊石粉、低熔点玻璃粉和金属氧化物作为填料，以磷酸盐作为主粘结剂，改性玻璃粉作为颜料，加入少量性能调节剂。制作方法方便，涂覆工艺简单易实施，无需特殊烘烤工艺，具有综合成本低，使用效率高，抗氧化性能佳等特点。并通过涂料的制备方法和涂覆工艺进行调整，对烘烤温度、烘烤时间、涂层厚度进行调整，获得了高致密性、耐高温、抗氧化、抗热冲击、结合力强的涂层材料，能够有效地防止电解铝生产过程中的碳素阳极外表面的氧化剥落，减少炭渣产生，从而降低电解质电阻，增大有效极距，降低能耗；同时可以延长阳极寿命，降低其单位损耗量，具有极大的工业应用前景。的工业应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种降低铝电解槽能耗的预焙阳极耐高温抗氧化涂料
[0001]本专利技术属于耐高温防腐涂料
，特别涉及一种降低铝电解槽能耗的预焙阳极耐高温抗氧化涂料及其制备方法。
技术介绍
[0002]现代电解铝工业生产采用冰晶石
‑
氧化铝融盐电解法，其具体做法为熔融的冰晶石作为溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃
‑
970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，电解。化学反应主要通过以下方程进行：
[0003]2Al2O3+3C＝4Al+3CO2↑
[0004]阳极：2O2‑
+C
‑
4e
‑
＝CO2↑
[0005]阴极：Al
3+
+3e
‑
＝Al
[0006]铝电解生产可分为侧插阳极棒自焙槽、上插阳极棒自焙槽和预焙阳极槽三大类。当前世界上大部分国家及生产企业都在使用大型预焙槽，槽的电流强度很大，不仅自动化程度高、能耗低、单槽产量高，而且满足了环保法规的要求。我国目前已完成了180kA、280kA和320kA、400kA、500kA以及600kA的现代化预焙槽的工业试验和产业化。根据电解铝的生产工艺流程，电解铝的生产成本大致由下面几部分构成：
[0007](1)原材料：氧化铝、冰晶石、氟化铝、添加剂(氟化钙、氟化镁等)、阳极材料；
[0008](2)能源成本：电力(直流电和交流电)、燃料油；
[0009](3)人力成本：工资及其他管理费用；
[0010](4)其他费用：设备损耗及折旧、财务费用、运输费用、税收等。
[0011]但是与国际先进的电解铝企业相比，我们还存在巨大差距，主要表现在，能源综合利用效率要比国际先进水平低15％左右；电流效率相差2
‑
3个百分点；吨铝电耗相差300
‑
800KWh；电解铝用阳极生产过程能耗相差3Gj/t左右；电解铝阳极消耗相差30
‑
60Kg(折合标准煤约75
‑
150Kg)；电解槽寿命相差1000天左右；阳极效应系数国际先进水平在0.1次/天
·
槽以下，中国最好水平在0.3次/天
·
槽左右。这其中碳素阳极是一个很重要的问题点，它的质量好坏直接影响着电解的正常进行和产品的质量。有资料显示，由于碳素阳极质量问题会导致在电解的过程中过多的碳渣进入铝液，每生产一顿原铝约排出5Kg
‑
15Kg的废渣，造成电解电压降升高、电槽过热、电能损耗加剧等问题，电解质导电率也会大幅度下降。
[0012]目前，通常采用以下几个途径来减少这种问题的发生：
[0013]1.寻找高品质的阳极碳素材料，通过技术改进，不断提升其使用效果。制作阳极碳素材料主要是石油焦、沥青等通过一系列的破碎、煅烧、配料、混合等烧制而成，优质的原材料在一定程度上可以很好的解决这些问题。然而随着电解铝产量巨大增长，优质石油焦量很难满足需求，成本上也会存在很大问题。
[0014]2.电解生产过程中控制电压，降低铝的二次反应，然而这种方式会直接影响出铝量，且效果上不是很明显。
[0015]3.通过在阳极碳素材料外表面涂覆特定涂料。这种涂料可以在阳极表面形成致密、连续、高强度的膜层，隔绝高温空气与碳块的直接接触造成的氧化、降低损耗。目前已知的涂料配方多种多样，如专利号CN 114806231A公开的一种防氧化涂料，制备过程中需要对主填料进行表面改性，之后需要高温、高压环境下在反应釜中长达10
‑
14小时的反应才可以完成制作，而且涂料涂覆后还需要熟化处理8
‑
24小时，无论是生产工艺的复杂性和还是施工使用效率，都大打折扣；如专利号CN 102532964A公开的一种含碳耐火材料防氧化涂料，其结合剂选择的是水玻璃，而在电解铝行业中，对硅酸盐之类的材料，都有严格的限制，大大降低了其使用性；而日本专利JP60108388A公开的涂料则需要在使用时二次涂抹，实际生产中存在诸多不变。
[0016]经过与实际生产企业的沟通，到目前为止，企业还没有找到一款效果好、施工简单方便、成本可控且不会污染原铝的涂料。因此，如何通过配方和制备工艺的改善，得到制备方法简单、成本可控，使用便捷、耐高温抗氧化性能优异的涂料已成为铝电解行业内的技术研究重点。但是，迄今未见有与本专利技术的
技术实现思路
相同和相近的技术被披露。
技术实现思路
[0017]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种降低铝电解槽能耗的预焙阳极耐高温抗氧化涂料及其制备、应用方法，所述耐高温抗氧化涂层能够应用于电解铝预焙阳极碳素材料表面，具有优异的耐高温、抗氧化和抗冷热冲击的性能。
[0018]为了实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的，一种耐高温抗氧化涂料，所述涂料的组份及其质量百分比为：
[0019]低熔点玻璃粉1 10％
‑
50％
[0020]低熔点玻璃粉2 5％
‑
25％
[0021]钾长石粉 5％
‑
30％
[0022]叶腊石粉 20％
‑
60％
[0023]碳化硼粉 1.5％
‑
20％
[0024]三氧化二铝粉 2％
‑
25％
[0025]钛白粉 1.0
‑
10％
[0026]氧化镁粉 3％
‑
15％
[0027]其中涂料结合剂为：
[0028]有机硅 2％
‑
15％
[0029]磷酸盐树脂75％
‑
98％
[0030]去离子水 适量
[0031]粉料：结合剂＝100:100
‑
125
[0032]优选的，所述低熔点玻璃粉1中含SiO2的重量百分比55％
‑
75％，含B2O3的重量百分比为5％
‑
20％和含Na2O的重量百分比为3％
‑
10％；低熔点玻璃粉2中含SiO2的重量百分比60％
‑
75％，含B2O3的重量百分比为10
‑
25％。
[0033]优选的，所述长石粉为钾长石粉，含SiO2的重量百分比50％
‑
65％，含Al2O3的重量百分比为5％
‑
25％，含K2O的质量分数10％
‑
15％。
[0034]优选的，所述叶腊石粉含SiO2的重量百分比55％
‑
75％，含Al2O3的重量百分比为
10％
‑
45％。
[0035]优选的，首先将有机硅加入到磷酸盐树脂中，其中磷酸盐树脂的用量与有机硅的用量以质量记为100:2
‑
15，将玻璃粉混入经过处理的磷酸盐树脂溶本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种降低铝电解槽能耗的预焙阳极耐高温抗氧化涂料，其特征在于：所述涂料的组份及其质量百分比为：包括以下重量百分数的粉料及结合剂：粉料组成为：低熔点玻璃粉110％
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50％低熔点玻璃粉25％
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25％钾长石粉5％
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30％叶腊石粉20％
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60％碳化硼粉1.5％
‑
20％三氧化二铝粉2％
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25％钛白粉1.0
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10％氧化镁粉3％
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15％结合剂组成为：有机硅2％
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15％磷酸盐树脂75％
‑
98％去离子水5％
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10％其中粉料：结合剂的重量比＝100:100
‑
125。2.根据权利要求1所述的一种降低铝电解槽能耗的预焙阳极耐高温抗氧化涂料，其特征在于：所述低熔点玻璃粉1、低熔点玻璃粉2均为硅硼玻璃粉，其中低熔点玻璃粉1熔点在400℃
‑
700℃之间，所述低熔点玻璃粉2熔点在700℃
‑
900℃之间，且两种粉按4:1
‑
3的比例混合。3.根据权利要求1
‑
2所述的一种降低铝电解槽能耗的预焙阳极耐高温抗氧化涂料，其特征在于：所述有机硅为聚硅氧烷和聚酯树脂组成的聚酯改性有机硅树脂，固含量(重量百分数)55％
‑
65％。4...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴雷，王孝东，陈结海，缪振华，周海祥，朱太杰，
申请(专利权)人：深圳优易材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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