本发明专利技术涉及一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料及其制备方法。其特征在于该材料依次结为一体地包括为刚玉质浇注料的致密层，为微粉和浆液配制的浆料作过渡层，为轻质浇注料的保温层。本发明专利技术的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，即融合了刚玉质浇注料致密、抗腐蚀和轻质保温浇注料保温的优点，又解决了两种材料间高温下膨胀系数不匹配而开裂的问题，能够很好的对惰性阳极铝电解槽进行密封和保温。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
现行铝工业是以炭阳极为主要特征的预焙阳极铝电解槽进行原铝冶炼。这种预焙炭阳极铝电解槽在技术和工艺上已经成熟并取得了很大的发展和进步，成为目前铝工业的主流槽型。但是炭阳极铝冶炼技术仍存在着其固有的缺点优质炭素消耗较大，需要不断地补充与更换炭阳极，给资源造成巨大的压力；排放大量的CO2以及碳氟化合物等，给环境造成严重的污染；生产过程高能耗。尽管直流电耗可降低到13000kWh/t (Al)以下，但其能量利用率仍然仅有50%左右，给电力资源也带来了沉重的负担。目前，世界铝工业普遍认同的是采用惰性阳极铝电解技术解决炭阳极铝电解带来的负面问题。惰性阳极几乎不消耗，更换周期长，生产更稳定；生产过程排放的是氧气，而不会排放CO2和碳氟化合物；且有可能实现变负荷生产，有利于平衡电网峰谷电量。但由于惰性阳极铝电解技术的特殊性，工业化惰性阳极铝电解槽需要用到较多的耐蚀保温材料进行保温和密封，以减少铝电解槽的散热损失，达到降低能耗的目的。惰性阳极铝电解槽的理论最低能耗为9240kWh/t (Al)，高于传统炭阳极铝电解槽。传统炭阳极铝电解槽上部是通过散热使电解质上表面结壳，并在结壳上添加一层氧化铝来实现。这种方式散热量很大，最终造成铝电解槽能量利用率难以提高(50%左右)。如果惰性阳极铝电解槽的电解质液面上方采用特殊耐火耐蚀材料进行保温和密封，不让电解质自然结壳，使电解槽整体呈“保温型”槽,则总的散热损失会大大降低。再加上惰性阳极铝电解槽结构设计上的优势(如单位体积内的电极反应面积大，极距低)，可以使惰性阳极铝电解槽的综合能耗不高于甚至低于现有预焙炭阳极铝电解槽。对惰性阳极电解槽的电解质上方进行保温和密封，就需要所用的材料能够抵抗电解质气氛的侵蚀。针对电解质气氛腐蚀特性，并结合我们以往所做的大量试验结果，发现采用氧化铝含量或者尖晶石含量较高的材料，可以在相对比较长的时间内抵抗电解质气氛的腐蚀。但对材料有以下要求(1)具有较高的纯度和致密度；(2)杂质含量少，特别是硅(Si)、铁(Fe)等的含量；(3)施工方便，便于制作成形状及尺寸特殊的制品，特别是成大尺寸制品；(4)具有足够的强度和抗热震性能；(5)具有相对较低的成本。针对惰性阳极铝电解槽的这些特点，以及对材料的要求，本专利专利技术人已经在专利201110166652.9中，提出了 “惰性阳极铝电解槽用不定型耐火耐蚀材料及其制作方法”，该材料可以很好地用于惰性阳极铝电解槽，抵抗电解质气氛的侵蚀，但是没有对其保温性能或导热性能进行阐述。专利号为200810228234的中国专利申请公开了一种氧化铝空心球轻质隔热耐火浇注料。该专利所述其有良好的保温性能(600°C，导热系数小于0.39)。但是其硅含量较高，最高达10%，所以其不能直接用于抵抗电解质气氛的侵蚀。专利号为CN200610018089.X的中国专利公开了一种铝精炼用透气耐火材料及其制备方法。该专利所述其材料由烧结合成致密六铝酸钙材料、板状刚玉、电熔白刚玉、软质粘土、石英、蓝晶石、氧化铬绿等组成，具有较好的抗铝液渗入的能力。但是该专利并没有说明此材料抵抗电解质气氛的侵蚀能力，而且该专利所制备的材料对于铝电解槽的保温效果也尚未说明。专利号为CN200410013257. 7的中国专利申请公开了一种镁铝轻质保温耐火材料及其制备方法。该专利所制备的材料，由于材料的主体为菱镁矿粉和高铝矾土粉，强度不闻，并且闻招帆土粉会引入大量的娃兀素。申请号为 US 4，481，052 的美国专利 Method of making refractory hard metal containing tiles for aluminum cell cathodes，该专利主要讲述了一种自倍阳极招电解槽上用于固定可润湿性阴极的部件，该部件由硬质耐火材料制成，用来减少电损耗同时增加阴极的使用寿命。由于该部件的材料不直接面对铝电解质的液面，所以对材料的耐腐蚀要求低。以上的所有专利介绍或者公开的材料都是均一的材料，要么是致密的浇注料，要么是轻质保温型的浇注料。致密性浇注料其导热系数会相对较大，而轻质保温型往往其纯度、强度难以达到要求。如果将致密浇注料和轻质浇注料简单的叠加在一起，两者之间会因为高温下膨胀系数不匹配的问题而开裂。公开文献中没有将致密浇注料与轻质浇注料做成复合梯度材料的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种应用于惰性阳极电解槽上方，能够长期抵抗电解质气氛的侵蚀，有足够好的保温效果的惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料及其制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的。一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于该材料依次结为一体地包括为刚玉质浇注料的致密层，为微粉和浆液配制的浆料作过渡层，为轻质浇注料的保温层。本专利技术的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的刚玉质浇注料为选用纯刚玉质浇注料、刚玉-镁铝尖晶石质浇注料中的一种。本专利技术的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的刚玉-镁铝尖晶石质浇注料中的Al2O3和MgO总重量含量大于95%，SiO2含量小于0. 1%，CaO含量小于I. 5%, Na2O含量小于0. 5%, Fe2O3含量小于0. 1%。本专利技术的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料选用空心球、合成莫来石作为骨料，采用烧结板状刚玉细粉、镁铝尖晶石细粉、多峰煅烧氧化铝微粉、P -氧化铝微粉、分散性氧化铝微粉以及纯铝酸钙水泥作为基质，均匀混配而成。本专利技术的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料中骨料重量比例为68%-72% ;基质占的重量比例为28%-32% ;余量为做基质的粉状物。本专利技术的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料的骨料中的空心球重量比例为10%-35% ；其材质选自氧化铝空心球、漂珠中的一种或两种组合。本专利技术的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料的骨料中的氧化铝空心球粒径0-3mm，Al2O3含量> 90wt% ;所述的漂珠粒径0_3mm，Al2O3 含量彡35wt%0本专利技术的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料的骨料中的合成莫来石颗粒有不同的粒度分布；其中粒径为3-6_的合成莫来石粒料所占的重量比为15%-26% ;粒径为l_3mm的合成莫来石颗粒料所占的重量比为12%_20% ;粒径为O-Imm的合成莫来石颗粒料所占的重量比为10%-16%。所述合成莫来石颗粒中Al2O3含量 > 42 wt%0本专利技术的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料的基质组分包括粒径< O. 045mm烧结板状刚玉细粉8%-12% ;镁铝尖晶石细粉0%_5% ;多峰煅烧氧化铝微粉5%-12% ;活性P - A1203微粉0%-7% ;分散性氧化铝微粉1% ;纯铝酸钙水泥 2%-6%。本专利技术的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料的基质组分中，烧结板状刚玉细粉中Al2O3含量彡99. 5 wt%，镁铝尖晶石细粉Al2O3含量彡74wt%,多峰本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于该材料依次结为一体地包括为刚玉质浇注料的致密层，为微粉和浆液配制的浆料作过渡层，为轻质浇注料的保温层。
【技术特征摘要】
1.一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于该材料依次结为一体地包括为刚玉质浇注料的致密层，为微粉和浆液配制的浆料作过渡层，为轻质浇注料的保温层。2.根据权利要求I的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的刚玉质浇注料为选用纯刚玉质浇注料、刚玉-镁铝尖晶石质浇注料中的一种；所述的刚玉-镁铝尖晶石质浇注料中的Al2O3和MgO总重量含量大于95%，SiO2含量小于O. 1%，CaO含量小于I. 5%, Na2O含量小于O. 5%, Fe2O3含量小于O. 1%。3.根据权利要求I的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料选用空心球、合成莫来石作为骨料，采用烧结板状刚玉细粉、镁铝尖晶石细粉、多峰煅烧氧化铝微粉、P -氧化铝微粉、分散性氧化铝微粉以及纯铝酸钙水泥作为基质，均匀混配而成；所述的轻质浇注料中骨料重量比例为68%-72% ;基质占的重量比例为28%-32% ； 所述的轻质浇注料的骨料中的空心球重量比例为10%-35% ;其材质选自氧化铝空心球、漂珠中的一种或两种组合；所述的轻质浇注料的骨料中的氧化铝空心球粒径0-3mm，Al2O3含量> 90wt% ;所述的漂珠粒径0-3mm, Al2O3含量> 35wt%。4.根据权利要求I的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质烧注料的骨料中的合成莫来石颗粒有不同的粒度分布；其中粒径为3-6mm的合成莫来石粒料所占的重量比为15%-26%;粒径为l_3mm的合成莫来石颗粒料所占的重量比为 12%-20% ;粒径为O-Imm的合成莫来石颗粒料所占的重量比为10%_16% ;所述合成莫来石颗粒中Al2O3含量彡42 wt%05.根据权利要求I的一种惰性阳极铝电解槽用保温与密封材料，其特征在于所述的轻质浇注料的基质组分包括粒径彡O. 045mm烧结板状刚玉细粉8%_12% ;镁铝尖晶石细粉0%-5% ;多峰煅烧氧化铝微粉5%-12% ;活性P - A1203微粉0%_7% ;分散性氧化铝微粉 1% ;纯铝酸钙水泥2%-6% ;所述的轻质浇注料的基质组分中，烧结板状刚玉细粉中Al2O3含量> 99. 5 wt%,镁铝尖晶石细粉Al2O3...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨建红，包生重，李致远，丁成栋，李晓星，
申请(专利权)人：中国铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。