阅读说明：本技术 一种铝电解槽阴极用碳化硅捣打糊及其制备方法 (A kind of aluminium electrolytic cell cathode silicon carbide ramming paste and preparation method thereof ) 是由 翟皖予 王瑞 许大燕 范亚娟 王光强 刘会林 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种导热且不导电、使用过程微收缩,可有效解决当前电解槽工作过程中出现的电流不稳和结构膨胀使阴极材料损坏的铝电解槽用阴极碳化硅捣打糊的制备方法。一种铝电解槽阴极用碳化硅捣打糊,原始料为碳化硅细粉、硅微粉和高铝均化料细粉,通过球磨混合均匀36-48h,采用PAMA-6000树脂作结合剂,经捣打成型。本发明所制备的这种阴极捣打糊具有导热不导电、微收缩等特点,完美解决了阴极炭块之前出现的一系列问题。(The invention discloses a kind of thermally conductive and non-conductive, micro- contraction of use process, it can effectively solve the electric current shakiness occurred during current electric tank working and structure expands the preparation method for the cathode of aluminium electrolytic bath silicon carbide ramming paste for damaging cathode material.A kind of aluminium electrolytic cell cathode silicon carbide ramming paste, original material make bonding agent using PAMA-6000 resin, through ramming process by the uniform 36-48h of ball milling mixing for carbide fine powder, silicon powder and high alumina homogenization material fine powder.This cathode ramming paste prepared by the present invention has the characteristics that heat conduction non-conducting, micro- contraction, and a series of problems occurred before cathode carbon pieces has been solved perfectly.)

一种铝电解槽阴极用碳化硅捣打糊及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种有色金属冶炼用耐火材料的技术领域，尤其涉及一种铝电解槽用阴极碳化硅捣打糊及其制备方法。

背景技术

铝是一种良好的低密度导电材料，因其具有优异的延展性和可塑性，在轻型结构材料，如汽车、航空和航天，建筑工业材料如铝合金型材，食品包装材料如仓库储槽、包装铝箔等领域得到了广泛应用。现代工业上生产铝的方法，普遍采用冰晶石－氧化铝融盐电解法，其主要设备是铝电解槽；即将氧化铝溶解在熔融冰晶石熔体中，形成具有良好导电性的均匀熔体，采用碳素材料做电极，在两极上发生电化学反应，在阳极上产生阳极气体如CO₂，在阴极上析出所得产品－液态铝。

当前，铝电解槽用阴极碳块多要用炭糊料作为捣打料，由于这些炭糊料以炭材料为主体，且所用的结合剂也有一定的导电性，使其具有导电及在使用中出现膨胀等现象，导致电解槽在工作过程中出现电流不稳和因结构膨胀而使阴极炭块损坏等情况，致使铝电解槽经常出现停槽更换阴极炭块的问题。

因此，开发适用于铝电解槽用阴极材料，以期解决在电解铝过程中因材料导电和膨胀等导致的材料损坏，避免出现更换阴极材料而导致的停槽问题意义重大。

发明内容

本发明旨在克服现有铝电解槽用阴极炭糊料经常出现的因导电和膨胀而引起的损坏问题，目的在于提供一种导热且不导电、使用过程微收缩，可有效解决当前电解槽工作过程中出现的电流不稳和结构膨胀使阴极材料损坏的铝电解槽用阴极碳化硅捣打糊的制备方法。本发明中，由于采用了具有优良导热性和低导电的碳化硅来取代目前导电的炭素材料，解决了当前所用材料存在的电流不稳的问题；同时，在材料中加入了少量的高铝均化料，使所制备的材料在使用过程中出现微收缩，解决了材料工作过程中因膨胀而导致的结构损坏问题；当碳化硅出现部分氧化时，会生成低熔点玻璃相SiO₂，此时加入的高铝均化料中的Al₂O₃能与其发生反应生成高熔点的莫来石，可改善材料的高温性能；此外，由于采用了新型的树脂结合剂，解决了当前所用材料因结合剂出现的导电问题。由于采用了以上针对性的措施，使得本发明所制备的这种阴极捣打糊具有导热不导电、微收缩等特点，完美解决了阴极炭块之前出现的一系列问题。

本发明所采用的技术方案是：

一种铝电解槽阴极用碳化硅捣打糊，原始料为碳化硅细粉、硅微粉和高铝均化料细粉，通过球磨混合均匀36-48h，采用PAMA-6000树脂作结合剂，经捣打成型。

本发明原始料的加入重量份数为：碳化硅85~88份，硅微粉6~10份，高铝均化料3~6份；外加结合剂，结合剂为原始料总重量的18-23%。

所述碳化硅为绿碳化硅和黑碳化硅中的一种，粒度≤0.074mm。

本发明使用了碳化硅为主原料，因为具有导热不导电的特性，从而导致最终产品导热不导电；同时使用了结合剂PAMR-6000树脂为结合剂，捣打之后会在短时间内凝固，不会出现导电情况。如果使用普通结合剂则会有导电现象发生。

所述高铝均化料中Al₂O₃含量在65~85%之间，粒度为0.074－1mm、 1－3mm、3－5mm中的两个或两个以上的粒度区间；粒度过细不容易收缩，因为材料需要微收缩。

本发明使用了高铝均化料，在配方中起到了微收缩的功能。

本发明硅微粉采用92%含量的SiO₂，粒度≤0.002mm，利用硅微粉是为了更好的施工性能和后期的粒度空隙之间的填充，因为填充紧密后，可以提高材料常温和高温强度之外，也可以更好地提高导热性能。

所述结合剂为PAMR-6000树脂；

所述结合剂PAMR-6000树脂为聚丙烯酰胺溶液，比重1.10～1.13, pH值6.5～7.5， 粘度：5.5～7.0pas。

在现有技术中使用的是炭糊，炭，众所周知，导电性非常好，就是因为它导电好的缘故，往往会使电解槽内电流忽高忽低。碳化硅材质本身就具有导热不导电的性能，选用微量高纯均化料是起到微收缩，不导电的缘故。PAMR-6000,按照现在铝电解槽的施工工艺，前期需要将整个槽子用外加热的设备将加热到到200~300度之间，俗称的“烘槽”，在这样的情况下，PAMR-6000的有机物已挥发掉，再启动槽子的时候就不会存在导电的缘故。

本发明的这种铝电解槽阴极用碳化硅捣打糊的制备方法为：

步骤一、将碳化硅和高铝均化料按上述配比配料，采用球磨混合36-48h;

步骤二、将按上述配比的结合剂加入到所述碳化硅和高铝均化料混合料中，均匀搅拌5~20min;

步骤三、将上述搅拌均匀的加入结合剂的碳化硅和高铝均化料混合料加入到模具中，边捣打边加料，捣打密实至表面平整，即可得这种铝电解槽阴极用碳化硅捣打糊。

其中步骤三边捣打边加料，捣打密实，从而可以提高高热率。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

1）本发明选用的碳化硅具有良好的导热性能，不宜导电且抗冰晶石侵蚀性能优良，不会出现因导电而使电解过程电流不稳的情况。

2）本发明通过加入少量高铝均化料，使产品在使用过程中可产生微收缩，不会出现因材料在使用过程中的膨胀使其结构损坏的问题。

3）本发明采用PAMR-6000新型树脂作结合剂取代了当前常用的普通结合剂，不会出现因使用结合剂而使产品导电的问题。

因此，本发明通过采用针对性的措施，所制备的铝电解槽用阴极碳化硅捣打糊完美地解决了当前材料所存在的因导电、膨胀等使阴极材料损坏而导致的停槽问题，具有重要的经济价值。

本发明的技术指标为：体积密度：≥2.2g/cm³，常温耐压强度：110℃×24h，≥7Mpa；900℃×3h，≥10Mpa；导热系数1000℃，≥7w/m.k；绝缘值≥1MΩ。

本发明在广西百矿新山铝业、广西百矿田林铝业、广西百矿德保铝业、内蒙古锦联捣打糊、云南云涌铝业、茌平信源、中铝广西分公司等铝行业用户中得到了广泛使用和好评。

具体实施方式

综述技术成果仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

参照以下实施例可以对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1：

原始料的加入重量份数为：碳化硅85份，硅微粉10份，高铝均化料5份；外加结合剂，结合剂为原始料总重量的18%。

实施例2：

原始料的加入重量份数为：碳化硅87份，硅微粉9份，高铝均化料4份；外加结合剂，结合剂为原始料总重量的18-23%。

实施例3：

原始料的加入重量份数为：碳化硅88份，硅微粉6份，高铝均化料6份；外加结合剂，结合剂为原始料总重量的18-23%。

实施例1、2、3的这种铝电解槽阴极用碳化硅捣打糊的制备方法为：

步骤一、将碳化硅和高铝均化料按上述配比配料，采用球磨混合36-48h。

步骤二、将按上述配比的结合剂加入到所述碳化硅和高铝均化料混合料中，均匀搅拌5~20min。

步骤三、将上述搅拌均匀的加入结合剂的碳化硅和高铝均化料混合料加入到模具中，边捣打边加料，捣打密实至表面平整，即可得这种铝电解槽阴极用碳化硅捣打糊。

本实施1的技术指标为：体积密度：2.2g/cm³，常温耐压强度：110℃×24h，8Mpa；900℃×3h，10Mpa；导热系数1000℃，7w/m.k；绝缘值2MΩ。

本实施2的技术指标为：体积密度：3.0g/cm³，常温耐压强度：110℃×24h，10Mpa；900℃×3h，9Mpa；导热系数1000℃，8w/m.k；绝缘值1MΩ。

本实施3的技术指标为：体积密度：2.8g/cm³，常温耐压强度：110℃×24h，9Mpa；900℃×3h，8Mpa；导热系数1000℃，10w/m.k；绝缘值2MΩ。