涂覆高溫抗氧化陶瓷涂料的石墨電極及其制備方法

專利名稱：涂覆高溫抗氧化陶瓷涂料的石墨電極及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種石墨電極及其制備方法，尤其是一種涂覆有高溫抗氧化陶瓷涂料的 石墨電極及其制備方法，屬于電極生產技術領域。
背景技術：
電解陽極消耗量大是造成電解生產成本高的主要原因之一，約占到總成本的15%左 右，是每一個電解生產企業都要考核的重要指標。2006年，我國電解鋁產量為IOOO萬 t。然而，我國電解鋁陽極碳耗與國際先進水平相比較，卻存在較大的差距，據文獻報 道，國外陽極凈耗為406kg/t-Al,我國電解鋁陽極平均凈耗卻為460kg/t-Al左右。我國 電解鋁每年要多消耗炭陽極約36噸，不僅導致生產成本增加，同時還造成大量不可再 生的優質碳資源的浪費，嚴重地制約了我國電解鋁工業的進一步發展。因此，完全有必 要對現有技術加以改進。

發明內容
本發明的目的正是為解決現有技術存在的上述不足，提供一種涂覆高溫抗氧化陶瓷 涂料的石墨電極，以保護石墨電極不被氧化，進而降低石墨電極消耗及生產成本。
本發明通過下列技術方案完成 一種涂覆高溫抗氧化陶瓷涂料的石墨電極，其特征 在于在石墨電極表面涂覆有由下列原料組成的高溫抗氧化陶瓷涂料 Al (OH)3 24 68% 歸H 8~49% 水 9 30% A1A 3 20% 分散劑 0 5%。 所述分散劑為檸檬三酸銨或聚丙烯酸胺中的一種或幾種。 所述高溫抗氧化陶瓷涂料通過下列工藝步驟制得
(1) 將NaOH溶于水中后，向NaOH水溶液中加入氫氧化鋁Al (0H)3粉末，在室溫 15(TC溫度下攪拌5 30分鐘，制成偏鋁酸鈉粘結劑；
(2) 將A1A粉末直接加入步驟(1)的偏鋁酸鈉粘結劑中，在室溫 15(TC溫度下，
攪拌10 30分鐘，調整粘度至0.1 20Pa s、 pH值至11 13，便得膠狀的高溫抗氧化 陶瓷涂料； 或者
(l)將NaOH溶于水中后，向Na0H水溶液中加入氫氧化鋁Al(0H)3粉末，在室溫 15(TC溫度下攪拌5 30分鐘，制成偏鋁酸鈉粘結劑；
(2)將八1203與分散劑混合后，加水制成均勻的漿料；
(3)將步驟(2)的漿料加入到步驟(1)的偏鋁酸鈉粘結劑中，調整粘度至0. l 20Pa.s、 pH值至11 13，得高溫抗氧化陶瓷涂料。
所述涂覆高溫抗氧化陶瓷涂料的石墨電極通過下列方法制得
(1) 石墨電極的預處理在石墨電極表面先涂覆粘度為0. 1 2Pa s的高溫抗氧 化陶瓷涂料，在室溫 70。C下干燥5 20分鐘；
(2) 涂覆在經過上述(l)步驟預處理過的石墨電極表面再涂覆粘度為10 20Pa s 的高溫抗氧化陶瓷涂料，涂覆厚度為O. 4 2mrn;
(3) 固化將步驟(2)的石墨電極在室溫下固化3 8小時；
(4) 干燥將步驟(3)的石墨電極在70。C溫度下千燥4 12小時，即得高溫抗氧 化石墨電極；
或者
1)石墨電極的預處理在石墨電極表面先涂覆粘度為0. 1 9Pa s的高溫抗氧化 陶瓷涂料，在室溫 7(TC下干燥5 20分鐘；
(2) 涂覆在經過上述(l)步驟預處理過的石墨電極表面再涂覆粘度為10 20Pa s 的高溫抗氧化陶瓷涂料，涂覆厚度為O. 4 2ram;
(3) 固化將步驟(2)的石墨電極在室溫下固化3 8小時；
(4) 干燥將步驟(3)的石墨電極在7(TC溫度下干燥4 12小時；
(5) 熱處理將步驟(4)的干燥石墨電極在900 110(TC進行熱處理，其中在300'C 前，控制升溫速率為l 2。C/min，并分別在100。C、 20(TC和300。C保溫0. 5 2h;在300。C 后，控制升溫速率為5 8。C/min，達到900 110(TC時保溫0. 5 2h，然后隨爐冷卻至室 溫，即得高溫抗氧化石墨電極。
所述石墨電極采用現有技術中的常規電極或者炭陽極，均為市購產品。 本發明具有下列優點和效果采用上述方案，即在石墨電極表面涂覆高溫抗氧化陶
5
瓷涂料后，可在普通石墨電極表面形成一層能夠阻擋氧氣向電極表面擴散的陶瓷涂層， 從而有效保護電極不被氧化，進而降低電極消耗和生產成本，高溫抗氧化陶瓷涂料在高 溫時會將偏鋁酸鈉粘結劑中的結構水蒸發出來，從而形成多孔，具有保溫、隔熱和消除 噪音的作用，本高溫抗氧化陶瓷涂料不包含有機物，且可以通過粘結劑的組成以及料漿 的組成來調節氣孔的大小與分布，本發明提供的方法其工藝簡單，操作方便，節能，不 排放污染物，投資小，運行成本低。


圖1為高溫抗氧化涂層的顯微結構圖。
由圖l表明以偏鋁酸鈉為粘結劑，以氧化鋁為骨料的涂層經高溫熱處理后是一種 多孔陶瓷材料，但氣孔是封閉的，可以很好的阻止氧氣向電極表面擴散。同時，我們還 可以看出，涂層和電極基體結合的很牢固。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明做進一步描述。 實施例l
高溫抗氧化陶瓷涂料的制備 按下列配方取料
組成克
Al卿340
NaOH18
水20
20
分散劑檸檬三酸銨2
經下列方法
(1 )取上述NaOH倒入干凈的燒杯，加入適量水并不斷攪拌；當NaOH完全溶解后， 向燒杯中緩慢加入氫氧化鋁A1(0H)3粉末，在ll(TC溫度下攪拌8分鐘，制成偏鋁酸鈉 粘結劑；
(2)將八1203與分散劑混合后，加水制成均勻的漿料；
(3)將步驟(2)的漿料加入到步驟(1)的偏鋁酸鈉粘結劑中，調整粘度至0. 1Pa s、 pH值至13，得到高溫抗氧化陶瓷涂料。
實施例2
高溫抗氧化陶瓷涂料的制備: 按下列配方取料
組成 克
A1(0H)3 40
NaOH 20
水 20
A1203 20
經下列方法
(1)取上述NaOH倒入干凈的燒杯，加入適量水并不斷攪拌；當NaOH完全溶解后， 向燒杯中緩慢加入氫氧化鋁Al (0H)3粉末，在室溫下攪拌30分鐘，制成偏鋁酸鈉粘結劑;
(2)將A1A粉末直接加入步驟(1)的偏鋁酸鈉粘結劑中，在150'C溫度下，攪拌 IO分鐘，調整粘度至20Pa"s、 pH值至ll，便得膠狀的高溫抗氧化陶瓷涂料。 實施例3 涂覆高溫抗氧化陶瓷涂料的石墨電極的制備
(1) 石墨電極的預處理在石墨電極表面涂實施例1步驟(3)制得的粘度為0. 1Pa s 的高溫抗氧化陶瓷涂料，在室溫下干燥20分鐘；
(2) 涂覆在經過上述(1)步驟預處理過的石墨電極表面涂實施例2步驟(2)制 得的粘度為20Pa s的高溫抗氧化陶瓷涂料，涂覆厚度為O. 4mm;
(3) 固化將步驟(2)的石墨電極在室溫下固化4小時；
(4) 干燥將步驟(3)的石墨電極在7(TC溫度下干燥12小時，即得涂覆高溫抗氧 化陶瓷涂料的石墨電極，作為鋁電解生產的炭陽極使用。
實施例4
涂覆高溫抗氧化陶瓷涂料的石墨電極的的制備
(1) 石墨電極的預處理在石墨電極表面涂實施例1步驟(3)制得的粘度為0. 1Pa s 的高溫抗氧化陶瓷涂料，在7(TC溫度下干燥5分鐘；
(2) 涂覆在經過上述(1)步驟預處理過的石墨電極表面涂實施例2步驟(2)制 得的粘度為20Pa s的高溫抗氧化陶瓷涂料，涂覆厚度為2mm;
(3) 固化將步驟(2)的石墨電極在室溫下固化8小時；
(4) 干燥將步驟(3)的石墨電極在7(TC溫度下干燥5小時，即得涂覆高溫抗氧 化陶瓷涂料的石墨電極；
(5) 熱處理將步驟(4)的千燥石墨電極在100(TC下進行熱處理，其中在300。C 前，控制升溫速率為rC/znin,并分別在100。C、 20(TC和30(TC保溫lh;在30(TC后，控 制升溫速率為6tVmin，達到100(TC時保溫lh，然后隨爐冷卻至室溫，即得涂覆高溫抗 氧化陶瓷涂料的石墨電極，作為冶金行業用電極。
權利要求
1、一種涂覆高溫抗氧化陶瓷涂料的石墨電極，其特征在于在石墨電極表面涂覆有由下列原料組成的高溫抗氧化陶瓷涂料Al(OH)324~68％NaOH 8~49％水 9~30％Al2O3 3~20％分散劑 0~5％。
2、 根據權利要求l所述的涂覆高溫抗氧化陶瓷涂料的石墨電極，其特征在于所述 分散劑為檸檬三酸銨或聚丙烯酸胺中的一種或幾種。
3、 一種如權利要求l所述的涂覆高溫抗氧化陶瓷涂料的石墨電極的制備方法，其 特征在于經過下列工藝步驟(1) 石墨電極的預處理在石墨電極表面先涂覆粘度為0. 1 2Pa s的高溫抗氧 化陶瓷涂料，在室溫 7(TC下干燥5 20分鐘；(2) 涂覆在經過上述(l)步驟預處理過的石墨電極表面再涂覆粘度為10 20Pa s 的高溫抗氧化陶瓷涂料，涂覆厚度為O. 4 2mra;(3) 固化將步驟(2)的石墨電極在室溫下固化3 8小時；(4) 干燥將步驟(3)的石墨電極在7(TC溫度下干燥4 12小時，即得高溫抗氧 化石墨電極；或者1)石墨電極的預處理在石墨電極表面先涂覆粘度為0. 1 9Pa s的高溫抗氧化 陶瓷涂料，在室溫 7(TC下干燥5 20分鐘；(2) 涂覆在經過上述(l)步驟預處理過的石墨電極表面再涂覆粘度為10 20Pa s 的高溫抗氧化陶瓷涂料，涂覆厚度為O. 4 2rnin;(3) 固化將步驟(2)的石墨電極在室溫下固化3 8小時；(4) 干燥將步驟(3)的石墨電極在70'C溫度下干燥4 12小時；(5) 熱處理將步驟(4)的干燥石墨電極在900 110(TC進行熱處理，其中在30(TC 前，控制升溫速率為l 2。C/min，并分別在100。C、 200。C和30(TC保溫0. 5 2h;在30(TC 后，控制升溫速率為5 8。C/min，達到900 110(TC時保溫0. 5 2h，然后隨爐冷卻至室溫，即得高溫抗氧化石墨電極。
4、根據權利要求1所述的涂覆高溫抗氧化陶瓷涂料的石墨電極，其特征在于所述 高溫抗氧化陶瓷涂料通過下列工藝步驟制得(1) 將NaOH溶于水中后，向NaOH水溶液中加入氫氧化鋁Al (0H)3粉末，在室溫 15(TC溫度下攪拌5 30分鐘，制成偏鋁酸鈉粘結劑；(2) 將八1203粉末直接加入步驟(1)的偏鋁酸鈉粘結劑中，在室溫 15(TC溫度下， 攪拌10 30分鐘，調整粘度至0. 1 20Pa s、 pH值至11 13，便得膠狀的高溫抗氧化 陶瓷涂料；或者(1)將NaOH溶于水中后，向NaOH水溶液中加入氫氧化鋁Al (0H) 3粉末，在室溫 15(TC溫度下攪拌5 30分鐘，制成偏鋁酸鈉粘結劑；(2)將AU)3與分散劑混合后，加水制成均勻的漿料；(3) 將步驟(2)的漿料加入到步驟(1)的偏鋁酸鈉粘結劑中，調整粘度至O. l 20Pa.s、 pH值至11 13，得高溫抗氧化陶瓷涂料。
全文摘要
本發明提供一種涂覆高溫抗氧化陶瓷涂料的石墨電極及其制備方法，其特征在于在電極表面涂覆有由下列原料組成的高溫抗氧化陶瓷涂料24~68％的Al(OH)₃，8~49％的NaOH，9~30％的水，3~20％的Al₂O₃，0~5％的分散劑。可在普通電極表面形成一層能夠阻擋氧氣向電極表面擴散的陶瓷涂層，從而有效保護電極不被氧化，進而降低電極消耗和生產成本，高溫抗氧化陶瓷涂料在高溫時會將偏鋁酸鈉粘結劑中的結構水蒸發出來，從而形成多孔，具有保溫、隔熱和消除噪音的作用，其工藝簡單，操作方便，節能，不排放污染物，投資小，運行成本低。
文檔編號C25C3/00GK101343752SQ200810058818
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月15日 優先權日2008年8月15日
發明者嚴繼康, 孫加林, 萍 楊, 甘國友, 肖才巧 申請人:昆明理工大學