铝电解用碳素阳极的抗氧化方法、抗氧化层及其涂覆方法

1、铝电解用碳素阳极的抗氧化方法，是在预焙阳极表面设置抗氧化 层，其特征在于：所述抗氧化层是以氧化铝溶胶为主要连续相，以高温抗 氧化剂氧化铝、氟化铝为主要分散相的复合涂层。
2、根据权利要求1所述的铝电解用碳素阳极的抗氧化方法，其特征 在于所述抗氧化层中含有以重量份计的下述成份：5～60以固含量计的氧 化铝溶胶，粒径小于165μm的Al2O3粉末16～35，粒径小于165μm的 氧化硼粉末1～3。
3、根据权利要求2所述的铝电解用碳素阳极的抗氧化方法，其特征 在于：所述抗氧化层中还含有5～20重量份的，粒径小于10μm的Al2O3 粉末。
4、根据权利要求3所述的铝电解用碳素阳极的抗氧化方法，其特征 在于所述抗氧化层中还含有以重量份计的下述成份：粒径小于74μm的 AlF3粉末0～30；和/或粒径小于74μm的Li2CO3粉末0.5～1，和/或 粒径小于74μm的氧化硼粉末0.5～3；和/或0～10以固含量计的聚乙 烯醇溶液。
5、根据权利要求1所述的铝电解用碳素阳极的抗氧化方法，其特征 在于：是在预焙碳素阳极表面涂覆抗氧化涂层。
6、根据权利要求5所述的铝电解用碳素阳极的抗氧化方法，其特征 在于：涂覆次数为3～4次。
7、铝电解用碳素阳极抗氧化层，其特征在于：它是以氧化铝溶胶为 主要连续相，以高温抗氧化剂氧化铝、氟化铝为主要分散相的复合涂层。
8、根据权利要求7所述的铝电解用碳素阳极抗氧化层，其特征在于 其中含有以重量份计的下述成份：5～60以固含量计的氧化铝溶胶，粒径 小于165μm的Al2O3粉末16～35，粒径小于165μm的氧化硼粉末1～3。
9、根据权利要求8所述的铝电解用碳素阳极抗氧化层，其特征在于： 其中还含有5～20重量份的，粒径小于10μm的Al2O3粉末。
10、根据权利要求9所述的铝电解用碳素阳极抗氧化层，其特征在于 其中还含有以重量份计的下述成份：粒径小于74μm的AlF3粉末0～30； 和/或粒径小于74μm的Li2CO3粉末0.5～1，和/或粒径小于74μm 的氧化硼粉末0.5～3；和/或0～10以固含量计的聚乙烯醇溶液。
11、铝电解用碳素阳极抗氧化层的涂覆方法：
1)按配方称取原料，所述配方含有以重量份计的下述成分：
5～60以固含量计的氧化铝溶胶，粒径小于165μm的Al2O3粉末16～ 35，粒径小于165μm的氧化硼粉末1～3；
2)在常温下将称取的原料混合均匀制备成涂层浆料；
3)将浆料喷覆于预熔阳极碳块除底面以外的其它所有表面；
4)涂覆次数为2次以上，直至完全覆盖为止；
5)放置，待其自然干燥。
12、根据权利要求11所述的铝电解用碳素阳极抗氧化层的涂覆方法， 其特征在于：所述配方中还含有5～20重量份的，粒径小于10μm的Al2O3 粉末。
13、根据权利要求12所述的铝电解用碳素阳极抗氧化层的涂覆方法， 其特征在于所述配方中还含有以重量份计的下述成份：粒径小于74μm的 AlF3粉末0～30；和/或粒径小于74μm的Li2CO3粉末0.5～1，和/ 或粒径小于74μm的氧化硼粉末0.5～3；和/或0～10以固含量计的聚 乙烯醇溶液。
14、根据权利要求11所述的铝电解用碳素阳极抗氧化层的涂覆方法， 其特征在于：涂覆次数为3～4次。

(一)技术领域：\n本发明涉及熔盐铝电解领域，特别涉及一种用于预焙铝电解槽碳素阳 极的抗氧化方法，本发明还涉及该方法所使用的抗氧化层，及该抗氧化层 的涂覆方法。\n(二)背景技术：\n时至今日，Hall-Heroult熔盐电解法仍是工业炼铝的唯一方法。该方 法是将AL2O3熔解在以冰晶石(Na3AlF6)为主要成分的高温熔盐中，在直流 电的作用下发生电化学反应，含氧络合离子在阳极放电并氧化碳素阳极放 出CO2，含铝络合离子在阴极放电得到熔融金属铝。在生产过程中，除了 需要AL2O3和电能外，还需要消耗大量的优质碳素材料。阳极碳耗直接影 响原铝生产成本，因此，降低碳耗具有很大的实际意义。尤其是，预焙铝 电解槽已成为熔盐电解法炼铝的主流，减少预焙铝电解槽的阳极碳耗，降 低生产成本，更是铝工业界关注的重点问题。\n阳极碳消耗主要包括电化学反应，布多尔反应(二氧化碳氧化反应)， 空气氧化反应和阳极掉渣等方面的消耗，实际生产中，通常预焙阳极碳耗 量约为500kg/t-Al，而理论碳耗(理论电化学反应碳耗)仅为334kg/t-Al， 如果考虑电流效率(大型预焙铝电解槽的电流效率为93％左右)的因素， 碳耗也只有359kg/t-Al。实际生产中有相当一部碳为布多尔反应，空气氧 化反应和阳极掉渣等方面所消耗，因此，通过节约阳极碳耗来降低原铝生 产成本，存在很大的空间。\n(三)发明内容：\n本发明将公开一种可减少布多尔反应和空气氧化反应所引起的预焙 阳极碳耗的电解槽碳素阳极的抗氧化方法；本发明还将公开该方法使用的 抗氧化层和该抗氧化层的涂覆方法。\n本发明所述的铝电解用碳素阳极的抗氧化方法是采用在预焙阳极表 面设置抗氧化层，较好的方法是以涂覆的方法涂覆抗氧化涂层，其中最好 是以喷涂的方式喷涂抗氧化涂层。为保证铝的纯度，该抗氧化层最好是以 氧化铝溶胶为主要连续相，以高温抗氧化剂氧化铝、氟化铝为主要分散相 的抗氧化复合抗氧化层。该抗氧化层中一般含有下述成份(以重量份计)， 5～60以固含量计的氧化铝溶胶，粒径小于165μm的Al2O3粉末10～35； 粒径小于165μm的氧化硼粉末1～3。\n上述抗氧化层中最好还含有5～20重量份的粒径小于10μm的Al2O3 粉末。\n上述抗氧化层更进一步的改进是其中还含有以重量份计的下述成份：\n粒径小于74μm的Al2O3粉末30，和/或粒径小于74μm的Li2CO3 粉末0.5～1，和/或粒径小于74μm的氧化硼粉末0.5～3，和/或0～ 10以固含量计的聚乙烯醇溶液。\n由于氧化铝溶胶在高温下结膜，与抗氧化剂Al2O3、AlF3、B2O3等粉 末形成致密的抗氧化层，阻挡了O2、CO2对阳极碳块的氧化，从而减少了 碳耗。\n上述抗氧化层可以是预制好后再使其附着于预焙阳极碳块除底面以 外的其它所有表面，也可以是将按比例称量好的原料混合均匀制备成涂层 浆料，然后涂覆于预焙阳极碳块除底面以外的其它所有表面；其涂覆方法 可以是现有涂覆方法中的任何一种，但最好是采用喷涂工艺；将涂层浆料 均匀地喷涂于预焙阳极碳块除底面以外的其它表面，喷涂最好采用多次喷 涂，直至完全覆盖为止。喷涂次数一般为1～5次，最好为3次，每次喷 涂完后，待其自然干燥后进行下一次喷涂，最后待其自然干燥即可。\n由于本发明提高了预焙阳极碳块的抗氧化能力，降低了阳极碳耗，从 而节约了原铝的生产成本。\n(四)具体实施方式：\n实施例1\n1)、制备原材料\n(1)称取质量百分比浓度为15％的氧化铝溶胶35克；\n(2)将Al2O3铝粉末，过100目筛，得粒径小于165μm的Al2O3铝 粉末，称取32克待用；\n(3)将Al2O3铝粉末，过2000目筛，得粒径小于10μm的Al2O3铝 粉末，称取22克待用；\n(4)将AlF3粉末，过200目筛，得粒径小于74μm的AlF3粉末， 称取1克待用；\n(5)将Li2CO3粉末，过200目筛，得粒径小于74μm的Li2CO3粉 末，称取0.5克待用；\n(6)将氮化硼粉末，过200目筛，得粒径小于74μm氮化硼粉末， 称取0.5克待用；\n(7)将氧化硼粉末，过100目筛，得粒径小于165μm的氧化硼粉 末，称取2克待用；\n(8)称取质量百分比浓度为20％的聚乙烯醇溶液7克；\n2)、将原材料在室温下均匀混合，制成涂层浆料；\n3)、将制好后的涂层浆料喷涂于90mm×80mm×80mm规格的预焙阳 极碳块上、侧表面，连续喷涂3遍；\n4)、放置12h，待其自然干燥，更换上槽；\n5)、按照正常铝电解工艺将涂层阳极更换上槽可节约阳极碳耗 49kg/t-Al。\n实施例2\n1)制备原材料\n(1)称取质量百分比浓度为15％的氧化铝溶胶，40克；\n(2)将Al2O3铝粉末，过100目筛，得粒径小于165μm的Al2O3铝 粉末，称取40克待用；\n(3)将Al2O3铝粉末，过2000目筛，得粒径小于10μm的Al2O3铝 粉末，称取10克待用；\n(4)将AlF3粉末，过200目筛，得粒径小于74μm的AlF3铝粉 末，称取0.5克待用；\n(5)将Li2CO3粉末，过200目筛，得粒径小于74μmLi2CO3粉末， 称取0.5克待用；\n(6)将氮化硼粉末，过200目筛，得粒径小于74μm的氮化硼粉末， 称取0.5克待用；\n(7)将氧化硼粉末，过100目筛，得粒径小于165μm氧化硼粉末， 称取1克待用；\n(8)称取质量百分比浓度为20％的聚乙烯醇溶液5克；\n2)、将上述原材料在室温下均匀混合，制成涂层浆料；\n3)、将制好后的涂层浆料喷涂于预焙阳极碳块上、侧表面，连续喷涂 4遍；\n4)、放置10h，待其自然干燥，更换上槽；\n5)、按照正常铝电解工艺生产，节约阳极碳耗42kg/t-Al。