专利名称：一种阳极保护环及其制备方法
一种阳极保护环及其制备方法技术领域
本发明属于阳极生产领域，尤其涉及一种用于炭素阳极钢爪的保护装置的组分、 含量及制作工艺。
背景技术：
铝用阳极保护环大多用炭素材料作为原料，以浙青为粘结剂制成，经压力机械加压成型，晾干后套在阳极钢爪上使用，此种保护环抗氧化性能差，耐压强度低。在电解槽高温条件下，若无保温料覆盖，炭素保护环容易被空气氧化成碎块，在换极操作中或在电解质的冲刷下掉入电解槽中，一方面使得阳极钢爪失去保护，产生“化爪”现象，导致原铝品位降低；另一方面氧化后的碳渣掉入电解槽中，增加工人捞碳渣的工作量，使得槽电阻增加，电解生产的能耗上升，严重者甚至影响电解槽寿命。
过量电解质是电解铝厂的副产品，随着铝厂规模的不断扩大，过量的电解质总量越来越多。电解质的主要成分是冰晶石、氟化铝、氟化钙、氟化镁等。这些组分有很好的熔解氧化铝作用。由于电解质本身来自电解槽，因而其具有机械强度大、抗热震性能高、对电解槽无影响的特点。
专利号为CN 200910306843专利文献公开了一种自焙型电解阳极钢爪保护环及其制备方法，该申请文件中阳极保护环的组分是氧化铝溶胶、电解质粉和氧化铝粉，该技术方案的不足之处在于该技术方案所述的阳极保护环的机械强度低，其原因在于1.该保护环是自焙型保护环，在其固化过程中容易受到电解槽操作扰动影响，导致保护环容易出现裂纹；2.用氧化铝溶胶做粘结剂，而氧化铝溶胶含水量大，加热过程中收缩率也大，阳极钢爪容易破损，导致电解质容易冲刷到钢爪；3.该阳极保护环中的含有氧化铝粉，电解槽内电解质会溶解氧化铝，保护环易松散、破裂，从而导致其抗冲刷能力降低。发明内容
本发明的所要解决的技术问题是提供一种机械强度大、抗震性能强的阳极保护环及其制备方法。
为了解决上述问题，本发明提供的技术方案是
—种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质粉70% 90%，粘结剂10% 30%，所述粘结剂为磷酸铝、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的至少一种。
优选的，所述电解质粉的主要成份为冰晶石。
优选的，所述的电解质粉的粒度及各自的百分比为粒度15mm 30mm的电解质粉 10 % 25 %，粒度为10mm 15mm的电解质粉为30 % 50 %，余量为粒度小于IOmm电解质粉。
本发明还提供一种制备所述阳极保护环的方法，包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至85°C 130°C，得到胶体状B ；
S3O将B注入模具，成型。
优选的，所述的混合为均匀混合。
优选的，所述的电解质的主要组分为冰晶石。
优选的，所述的电解质粉的粒度及各自的百分比为粒度15mm 30mm的电解质粉 10% 25%,粒度为IOmm 15mm的电解质粉为30% 50%,粒度小于IOmm电解质粉为余量。
本发明的有益效果是
1.机械强度高①电解质粉的主要成份是冰晶石，冰晶石和磷酸铝、聚丙烯酰胺、 聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇均可较好粘结，且在高温下不会脱胶，保护环不会出现松散、 裂缝等；②将电解质粉的粒度控制在30mm以内，并且将不同粒度的电解质粉混合，使保护环的体积密度达到最佳，增强机械强度；③在制备保护环的过程中，将搅拌时的加热温度控制在85°C 130°C之间，使得粘结剂具有较高的流动性，因为当温度小于85°C时，粘结剂呈固态，不利于搅拌、混匀；大于130°C，粘结剂部分挥发，导致其固化，从而降低粘结效果，而通过搅拌，还可以使粘结剂与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性。
2.减少碳氧化物气体排放与炭素保护环相比，本发明中的电解质高温下不会氧化，因此不会产生碳氧化物气体的排放，减少温室效应。
3.降低生产成本以电解质为原料，既降低了阳极保护环的制作成本，又实现了废旧资源的综合利用。
4.不会影响原铝质量本发明采用电解质做阳极保护环，抗氧化反应能力强，保护效果理想，即使保护环材料进入电解槽中也不会增加炭渣含量，降低工人捞炭渣的劳动强度，不影响原铝质量，减少电能损耗，增产增效。
具体实施方式
为了更进一步阐述本申请的技术内容，下面结合具体的实施例予以详细说明。当然，所列举的实施例只是本技术方案的最佳实施例，更不应该理解为对技术方案的限制，本领域技术人员根据现有技术及本技术方案的思路所获取的显而易见的技术方案仍属于本技术方案的保护范围。
实施例1
一种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质粉70%，粘结剂30%，粘结剂为磷酸铝，除此之外，粘结剂还可以是磷酸铝、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或两种以上均可。
该阳极保护环的制备方法包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至85°C，得到胶体状B ;为了使电解质粉和粘结剂充分混合， 因此要进行搅拌，同时加热，使得粘结剂具有较高的流动性，以便与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性，从而增加胶状体B的密度，增加保护环的强度。
S3.将B注入模具，成型。
实施例2
一种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质75%，粘结剂 25%，粘结剂为磷酸铝，除此之外，粘结剂还可以是磷酸铝、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或两种以上均可。
该阳极保护环的制备方法包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至95°C，得到胶体状B ;为了使电解质粉和粘结剂充分混合， 因此要进行搅拌，同时加热，使得粘结剂具有较高的流动性，以便与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性，从而增加胶状体B的密度，增加保护环的强度。
S3.将B注入模具，成型。
实施例3
一种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质粉80%，粘结剂20%，粘结剂为磷酸铝，除此之外，粘结剂还可以是磷酸铝、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或两种以上均可。
该阳极保护环的制备方法包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至105°C，得到胶体状B ;为了使电解质粉和粘结剂充分混合， 因此要进行搅拌，同时加热，使得粘结剂具有较高的流动性，以便与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性，从而增加胶状体B的密度，增加保护环的强度。
S3.将B注入模具，成型。
实施例4
一种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质粉85%，粘结剂15%，粘结剂为磷酸铝，除此之外，粘 结剂还可以是磷酸铝、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或两种以上均可。
该阳极保护环的制备方法包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至115°C，得到胶体状B ;为了使电解质粉和粘结剂充分混合， 因此要进行搅拌，同时加热，使得粘结剂具有较高的流动性，以便与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性，从而增加胶状体B的密度，增加保护环的强度。
S3.将B注入模具，成型。
实施例5
一种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质粉90%，粘结剂10%，粘结剂为磷酸铝，除此之外，粘结剂还可以是磷酸铝、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或两种以上均可。
该阳极保护环的制备方法包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至130°C，得到胶体状B ;为了使电解质粉和粘结剂充分混合， 因此要进行搅拌，同时加热，使得粘结剂具有较高的流动性，以便与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性，从而增加胶状体B的密度，增加保护环的强度。
S3.将B注入模具，成型。
实施例6
一种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质粉90%，电解质粉的主要成份是冰晶石，其次还包括氟化盐等，如氟化铝、氟化钙、氟化镁，粘结剂10%， 粘结剂为磷酸铝，除此之外，粘结剂还可以是磷酸铝、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或两种以上均可。
该阳极保护环的制备方法包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至85°C，得到胶体状B ;为了使电解质粉和粘结剂充分混合， 因此要进行搅拌，同时加热，使得粘结剂具有较高的流动性，以便与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性，从而增加胶状体B的密度，增加保护环的强度。
S3.将B注入模具，成型。
实施例7
一种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质75%，电解质粉的主要成份是冰晶石，其次还包括氟化盐等，如氟化铝、氟化钙、氟化镁，粘结剂25%，粘结剂为磷酸铝，除此之外，粘结剂还可以是磷酸铝、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或两种以上均可。
该阳极保护环的制备方法包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至93°C，得到胶体状B ;为了使电解质粉和粘结剂充分混合， 因此要进行搅拌，同时加热，使得粘结剂具有较高的流动性，以便与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性，从而增加胶状体B的密度，增加保护环的强度。
S3.将B注入模具，成型。
实施例8
一种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质粉80%，电解质粉的主要成份是冰晶石，其次还包括氟化盐等，如氟化铝、氟化钙、氟化镁，粘结剂20%， 粘结剂为磷酸铝，除此之外，粘结剂还可以是磷酸铝、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或两种以上均可。
该阳极保护环的制备方法包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至100°C，得到胶体状B ;为了使电解质粉和粘结剂充分混合， 因此要进行搅拌，同时加热，使得粘结剂具有较高的流动性，以便与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性，从而增加胶状体B的密度，增加保护环的强度。
S3.将B注入模具，成型。
实施例9
—种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质粉85%，电解质粉的主要成份是冰晶石，其次还包括氟化盐等，如氟化铝、氟化钙、氟化镁，粘结剂15%， 粘结剂为磷酸铝，除此之外，粘结剂还可以是磷酸铝、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或两种以上均可。
该阳极保护环的制备方法包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至115°C，得到胶体状B ;为了使电解质粉和粘结剂充分混合， 因此要进行搅拌，同时加热，使得粘结剂具有较高的流动性，以便与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性，从而增加胶状体B的密度，增加保护环的强度。
S3.将B注入模具，成型。
实施例10
—种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质粉90%，电解质粉的主要成份是冰晶石，其次还包括氟化盐等，如氟化铝、氟化钙、氟化镁，粘结剂10%， 粘结剂为磷酸铝，除此之外，粘结剂还可以是磷酸铝、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或两种以上均可。
该阳极保护环的制备方法包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至130°C，得到胶体状B ;为了使电解质粉和粘结剂充分混合， 因此要进行搅拌，同时加热，使得粘结剂具有较高的流动性，以便与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性，从而增加胶状体B的密度，增加保护环的强度。
S3.将B注入模具，成型。
实施例11
一种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质粉90%，电解质粉的主要成份是冰晶石，其次还包括氟化盐等，如氟化铝、氟化钙、氟化镁；电解质粉的粒度及各自的百分比为粒度15mm的电解质粉25%，粒度为IOmm的电解质粉为30%，粒度等于Imm电解质粉为45%;粘结剂10%，粘结剂为磷酸铝，除此之外，粘结剂还可以是磷酸铝、 聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或两种以上均可。
该阳极保护环的制备方法包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至85°C，得到胶体状B ;为了使电解质粉和粘结剂充分混合， 因此要进行搅拌，同时加热，使得粘结剂具有较高的流动性，以便与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性，从而增加胶状体B的密度，增加保护环的强度。
S3.将B注入模具，成型。
实施例12
一种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质75%，电解质粉的主要成份是冰晶石，其次还包括氟化盐等，如氟化铝、氟化钙、氟化镁；电解质粉的粒度及各自的百分比为粒度19mm的电解质粉21 %，粒度为I Imm的电解质粉为35 %，粒度等于 9. 9mm电解质粉为44% ;粘结剂25%，粘结剂为磷酸铝，除此之外，粘结剂还可以是磷酸铝、 聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或两种以上均可。
该阳极保护环的制备方法包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至98°C，得到胶体状B ;为了使电解质粉和粘结剂充分混合， 因此要进行搅拌，同时加热，使得粘结剂具有较高的流动性，以便与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性，从而增加胶状体B的密度，增加保护环的强度。
S3.将B注入模具，成型。
实施例13
一种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质粉80%，电解质粉的主要成份是冰晶石，其次还包括氟化盐等，如氟化铝、氟化钙、氟化镁；电解质粉的粒度及各自的百分比为粒度23mm的电解质粉17%，粒度为13mm的电解质粉为40%，粒度等于8mm电解质粉为43%;粘结剂20%，粘结剂为磷酸铝，除此之外，粘结剂还可以是磷酸铝、 聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或两种以上均可。
该阳极保护环的制备方法包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至110°C，得到胶体状B ;为了使电解质粉和粘结剂充分混合， 因此要进行搅拌，同时加热，使得粘结剂具有较高的流动性，以便与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性，从而增加胶状体B的密度，增加保护环的强度。
S3.将B注入模具，成型。
实施例14
一种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质粉85%，电解质粉的主要成份是冰晶石，其次还包括氟化盐等，如氟化铝、氟化钙、氟化镁；电解质粉的粒度及各自的百分比为粒度28mm的电解质粉13%，粒度为14mm的电解质粉为45%，粒度等于5_电解质粉为42%;粘结剂15%，粘结剂为磷酸铝，除此之外，粘结剂还可以是磷酸铝、 聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或两种以上均可。
该阳极保护环的制备方法包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至120°C，得到胶体状B ;为了使电解质粉和粘结剂充分混合， 因此要进行搅拌，同时加热，使得粘结剂具有较高的流动性，以便与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性，从而增加胶状体B的密度，增加保护环的强度。
S3.将B注入模具，成型。
实施例15
一种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质粉90%，电解质粉的主要成份是冰晶石，其次还包括氟化盐等，如氟化铝、氟化钙、氟化镁；电解质粉的粒度及各自的百分比为粒度30mm的电解质粉10%，粒度为15mm的电解质粉为50%，粒度等于3mm电解质粉为40%;粘结剂10%，粘结剂为磷酸铝，除此之外，粘结剂还可以是磷酸铝、 聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或两种以上均可。
该阳极保护环的制备方法包括以下步骤
S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A ；
S2.将A搅拌，并加热至130°C，得到胶体状B ;为了使电解质粉和粘结剂充分混合， 因此要进行搅拌，同时加热，使得粘结剂具有较高的流动性，以便与电解质粉充分润湿，提高胶体的塑性，从而增加胶状体B的密度，增加保护环的强度。
S3.将B注入模具，成型。
权利要求
1.一种阳极保护环，其特征在于，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质粉70% 90%，粘结剂10% 30%，所述粘结剂为磷酸铝、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的阳极保护环，其特征在于，所述电解质粉的主要成份为冰晶石
3.据权利要求2所述的阳极保护环，其特征在于，所述的电解质粉的粒度及各自的百分比为粒度15mm 30mm的电解质粉10 % 25 %，粒度为IOmm 15mm的电解质粉为30% 50%，余量为粒度小于IOmm电解质粉。
4.一种制备权利要求1所述阳极保护环的方法，其特征在于，包括以下步骤 S1.将电解质粉和粘结剂混合，得到A; S2.将A搅拌，并加热至85°C 130°C，得到胶体状B； S3.将B注入模具，成型。
5.根据权利要求4所述的一种阳极保护环的制备方法，其特征在于，所述的混合为均匀混合。
6.根据权利要求5所述的一种阳极保护环的制备方法，其特征在于，所述的电解质的主要组分为冰晶石。
7.根据权利要求6所述的一种阳极保护环的制备方法，其特征在于，所述的电解质粉的粒度及各自的百分比为粒度15mm 30mm的电解质粉10% 25%,粒度为IOmm 15mm的电解质粉为30% 50%，粒度小于IOmm电解质粉为余量。
全文摘要
本发明属于阳极生产领域，尤其涉及一种用于炭素阳极钢爪的保护装置的组分、含量及制作工艺。本发明的所要解决的技术问题是提供一种机械强度大、抗震性能强的阳极保护环及其制备方法。为了解决上述问题，本发明提供的技术方案是一种阳极保护环，所述保护环的主要组分及重量百分比为电解质粉70％～90％，粘结剂10％～30％，所述粘结剂为磷酸铝、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、环氧树脂、聚乙烯醇中的至少一种。本发明的有益效果是1.机械强度高；2.减少碳氧化物气体排放；3.降低生产成本；4.不会影响原铝质量。
文档编号C25C3/12GK103031574SQ20111029668
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者唐剑, 赵斌南, 敬叶灵 申请人:湖南创元新材料有限公司