一种铝电解槽整体筑炉用阴极冷捣糊的试验方法技术

本发明专利技术公开了一种铝电解槽整体筑炉用阴极冷捣糊的试验方法；冷捣糊的成分包括骨料、粘接剂和添加剂；骨料选用电煅煤和石墨中的一种或多种；粘接剂选用蕙油、中温沥青和改质沥青中的一种或多种；添加材料使用树脂和煤焦油中的一种或多种；其试样方法是通过制作不同试样后依次对骨料粒度的具体分布、粘接剂的用量及骨料中石墨的加入比进行实验测定，最终获得最优的冷捣糊组分比。最优的冷捣糊组分比。最优的冷捣糊组分比。

【技术实现步骤摘要】
一种铝电解槽整体筑炉用阴极冷捣糊的试验方法


[0001]本专利技术涉及金属辅助加工
，具体涉及一种铝电解槽整体筑炉用阴极冷捣糊的试验方法。

技术介绍

[0002]铝电解槽要求阴极侧部总体要求是致密、没有裂纹或空洞的产生以避免在运行过程中炉衬发生开裂、具有高的电阻率从而避免水平电流的产生从而增加电流效率、避免电流空耗。与阴极钢棒接触良好，且具有足够的硬度，能抵抗电解质与铝液的冲洗、侵蚀和磨蚀，热膨胀率小、耐高温、确保在电解温度下不破裂。为了解决上述问题，当前在金属冶炼行业已经有利用冷捣糊整体成型技术制备成的整体炉衬，其致密性较好，使熔融金属液及电解质难以进行渗透、侵蚀炉衬，显著延长了炉衬的使用寿命，明显解决了炭砖筑炉时的质量问题；但对于铝电解槽而言，目前尚未有一种能在常温下易捣鼓施工又能满足铝电解槽阴极整体成型工艺要求的冷捣糊材料；同时也没有相关的试验工艺可提供参考，这是提出本专利技术的主要目的。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种铝电解槽整体筑炉用阴极冷捣糊的试验方法，以解决当前缺少用于测试冷捣糊最优成分试验方法，无法使冷捣糊的筑炉性能到达最佳的问题
[0004]为解决上述问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0005]一种铝电解槽整体筑炉用阴极冷捣糊的试验方法；该冷捣糊的成分包括骨料、粘接剂和添加剂；骨料选用电煅煤和石墨中的一种或多种；粘接剂选用蕙油、中温沥青和改质沥青中的一种或多种；添加材料使用树脂和煤焦油中的一种或多种；
[0006]试验方法包括以下步骤：
[0007]A、通过对不同试样进行试验以确定该冷捣糊中骨料不同粒径的最优组成：在步骤A中所使用材料中，骨料选用电锻煤，粘接剂为中温沥青和蕙油；试样的配方为，骨料占冷捣糊85％，粘接剂占冷捣糊15％；其中粘接剂中的中温沥青与蕙油的质量比为＝7：3；根据Dinger
‑
Funk方程，将骨料的颗粒分布系数n值进行理论计算，并根据该n值所对应的粒径组成来设计试验试样的料比；将各组的原料经过混捏、成型和焙烧获得对应的试样后，对这些试样分别测试其体积密度、气孔率、抗压强度和电阻率；由此来获得最优的骨料粒径组成；
[0008]B、通过对不同试样进行试验以确定该冷捣糊中粘接剂的最优用量占比：根据步骤A中所获得骨料粒径的最优组成，将粘接剂按照5％，10％，15％，20％，25％的冷捣糊总占比重新制作5组试验试样，新试样中，骨料选用电煅煤，粘接剂为改质沥青；在制得对应的试样后，分别测试其体积密度、气孔率、抗压强度、电阻率，由此来获得最优的粘接剂用料占比；
[0009]C、通过对不同试样进行试验以确定该冷捣糊中石墨在骨料中的最优占比：根据步骤A、B中所获得的骨料粒径的最优组成和粘接剂的最优用料占比；进一步选用石墨和电煅
煤作为骨料的组分，其中石墨占总骨料的质量比依次为10％、20％、30％、40％、50％，石墨的选用粒径为小于0.074mm类型，且随着石墨用量的增多，电煅煤的用量从小于0.074mm的粒径开始逐渐等量减少；再以改质沥青为粘接剂来设计5组试验试样；在制得对应的试样后，分别测试其体积密度、气孔率、抗压强度、电阻率，由此来获得最优的石墨用料占比。
[0010]优选的，上述对试验试样的制备包括以下步骤：
[0011]S1、将混捏锅加热至一定温度后，放入各类粒径称量好的骨料和粘接剂混合均匀，向混捏锅中加入添加剂进行混捏30
‑
45min；再将混捏好的糊料倾倒出冷却；
[0012]S2、通过成型机分别将冷却后的糊料制备成试验所需的试样结构；成型机的工作环境为20MPa，需保压5min；并将成型后的试样取出备用；
[0013]S3、将成型试样放入刚玉坩埚中用石墨粉覆盖，在氩气保护气下放置于管式炉中进行焙烧；焙烧过程包括以下几个阶段：
[0014]预热软化阶段：在室温至250℃之间，升温速率为5℃/min，达到最高温度后保温1h；
[0015]挥发分逸出阶段：在250℃～650℃之间，升温速率为10℃/min，达到最高温度后保温0.5h；
[0016]高温烧结阶段：在650℃～950℃之间，升温速度为5℃/min；
[0017]S4、将经过焙烧冷却后的产物取出后冷却即可获得成型冷捣糊。
[0018]优选的，用于检测电阻率、耐压强度的试样为Φ35mm的圆柱形结构，其采用ZHY
‑
401压样机用机械压力的方法制备；用于检测抗折强度及热膨胀率的试样为8
×
12
×
82mm的长方体结构，其采用XH
‑
300KN压样机用机械压力的方法制备。
[0019]本专利技术有益效果：
[0020]本专利技术提供了一种通过试验来快速确认不同用料冷捣糊的方法，其能够先后对冷捣糊中的骨料中不同粒径的分布、粘接剂的用量占比和骨料中石墨的用量占比分别进行了试验；本专利技术为后续设计铝电解槽整体筑炉所用阴极冷捣糊组分的分析测试奠定了试验基础，通过改变冷捣糊中各组分的含量，从而对材料抗压强度、电阻率、体积密度等的影响选择合适的添加量，为其工业化应用提供理论基础。
附图说明
[0021]图1是试验不同n值骨料粒径的体积密度、气孔率的影响折线图；
[0022]图2是试验不同n值骨料粒径的抗压强度、电阻率的影响折线图；
[0023]图3是试验粘接剂不同用量对体积密度、气孔率的影响折线图；
[0024]图4是试验粘接剂不同用量对抗压强度、电阻率的影响折线图；
[0025]图5是试验不同石墨的骨料占比对体积密度、气孔率的影响折线图；
[0026]图6是试验不同石墨的骨料占比对抗压强度、电阻率的影响折线图；
[0027]图7是本实施例中对试样进行抗折试验的示意图；
[0028]图8是本实施例中对试样进行电阻率测试原理图；
具体实施方式
[0029]下面结合附图及具体的实施例对本专利技术进行进一步介绍：
[0030]实施例：
[0031]参照图1，本实施例提供一种铝电解槽整体筑炉用阴极冷捣糊的试验方法；该冷捣糊的成分包括骨料、粘接剂和添加剂；骨料选用电煅煤和石墨中的一种或多种；粘接剂选用蕙油、中温沥青和改质沥青中的一种或多种；添加材料使用树脂和煤焦油中的一种或多种；
[0032]其中关于试验试样的制备包括以下步骤：
[0033]S1、将混捏锅加热至一定温度后，放入各类粒径称量好的骨料和粘接剂混合均匀，向混捏锅中加入添加剂进行混捏30
‑
45min；再将混捏好的糊料倾倒出冷却；混捏的目的是使不同粒径的骨料混合均匀，让小粒径骨料填充大粒径骨料的空隙，而小粒径骨料之间的空隙则由更小的粉料填充，提高糊料的密实性。然后加入一定配比的添加剂继续混捏30
‑
45min，粘接剂能够部分渗入到骨料孔隙并均匀地包覆在骨料颗粒表面，把所有的颗粒相互粘结起来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝电解槽整体筑炉用阴极冷捣糊的试验方法，其特征在于：该冷捣糊的成分包括骨料、粘接剂和添加剂；骨料选用电煅煤和石墨中的一种或多种，且骨料的粒径包括3~5mm、1~3mm、0.074~1mm和小于0.074mm四种；粘接剂选用蕙油、中温沥青和改质沥青中的一种或多种；添加材料使用树脂和煤焦油中的一种或多种；试验方法包括以下步骤：A、通过对不同试样进行试验以确定该冷捣糊中骨料不同粒径的最优组成：在步骤A中所使用材料中，骨料选用电锻煤，粘接剂为中温沥青和蕙油；试样的配方为，骨料占冷捣糊85%，粘接剂占冷捣糊15%；其中粘接剂中的中温沥青与蕙油的质量比为=7：3；根据Dinger
‑
Funk方程，将骨料的颗粒分布系数n值进行理论计算，并根据该n值所对应的粒径组成来设计试验试样的料比；将各组的原料经过混捏、成型和焙烧获得对应的试样后，对这些试样分别测试其体积密度、气孔率、抗压强度和电阻率；由此来获得最优的骨料粒径组成；B、通过对不同试样进行试验以确定该冷捣糊中粘接剂的最优用量占比：根据步骤A中所获得骨料粒径的最优组成，将粘接剂按照5%，10%，15%，20%，25%的冷捣糊总占比重新制作5组试验试样，新试样中，骨料选用电煅煤，粘接剂为改质沥青；在制得对应的试样后，分别测试其体积密度、气孔率、抗压强度、电阻率，由此来获得最优的粘接剂用料占比；C、通过对不同试样进行试验以确定该冷捣糊中石墨在骨料中的最优占比：根据步骤A、B中所获得的骨料粒径的最优组成和粘接剂的最优用料占比；进一步选用石墨和电煅煤作为骨料的组分，其中石墨占总骨料的质量比依次为10%、20%、30%、40%、50%，石墨的选用粒径为小于0.074mm类型，且随着...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨孟刚，王庆祝，颜非亚，王先黔，张嘉，王弋源，程守勇，王宁，夏井平，
申请(专利权)人：贵州康格力炭素材料有限公司贵阳铝镁设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：