鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種有色金屬行業(yè)—鋁電解槽側(cè)墻復(fù)合磚粘接劑的技術(shù)，具體為鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑及其制備方法，由以下原料按照重量份數(shù)配制制備所得：石墨碎39?44份，固體環(huán)氧樹(shù)脂31?33份，固體熱塑性酚醛樹(shù)脂15?17份，添加劑7?8份，結(jié)合劑2?3份；以上原料與結(jié)合水混合，結(jié)合水的用量為原料重量的30?40%。本發(fā)明提供的鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑，強(qiáng)度高，用于鋁電解槽的側(cè)墻部分，以保證復(fù)合磚在運(yùn)輸和施工過(guò)程中不脫落。
【專利說(shuō)明】
鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種有色金屬行業(yè)一鋁電解槽側(cè)墻復(fù)合磚粘接劑的技術(shù)，具體為鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化硅結(jié)合碳化硅耐火材料于上世紀(jì)五十年代中期首先在美國(guó)的高爐最易損毀的爐身中下部應(yīng)用成功以來(lái)，就以其優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，特別是高溫強(qiáng)度；良好地抗氧化性和抗堿侵蝕性;高的導(dǎo)熱率和低的熱膨脹率和耐磨損性等優(yōu)良性能迅速在其它冶煉行業(yè)推廣應(yīng)用并取得良好地經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如在國(guó)外上世紀(jì)七八十年代就已開(kāi)始在鋁電解槽側(cè)墻部位取代無(wú)煙煤基的炭塊。這時(shí)SiC基側(cè)墻材料與傳統(tǒng)炭塊相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是抗氧化性遠(yuǎn)好于炭塊。它的機(jī)械強(qiáng)度更是高于炭塊的數(shù)量級(jí)強(qiáng)度。由此可以減薄側(cè)墻的厚度。減薄的側(cè)墻使散熱量增多，熔融的電解質(zhì)可在側(cè)墻壁凝固，使生產(chǎn)過(guò)程趨于穩(wěn)定。而且槽膛面積的增大又可使陽(yáng)極塊加長(zhǎng)，使電流增大，電解鋁產(chǎn)量提高。
[0003]隨著生產(chǎn)實(shí)踐的不斷深入，人們對(duì)側(cè)墻與陰極之間所采用冷搗糊材料結(jié)構(gòu)上又有新的認(rèn)識(shí)一如果采用半石墨化炭塊(增大導(dǎo)熱率和抗侵蝕性)與Si3N4-SiC側(cè)墻磚粘接成復(fù)合磚這可以產(chǎn)生更好的效果；即以密度較高的半石墨炭塊取代密度較低的冷搗糊的空間，使此部位的結(jié)耕強(qiáng)度得以提高。而減少了空間冷搗糊側(cè)部利于提高的搗打密度從而提高了此部位的整體強(qiáng)度，為防滲漏打下基礎(chǔ)。另密度的提高使陰極與側(cè)墻的導(dǎo)熱率增大，使其散熱性更好，可以延長(zhǎng)陰極的使用壽命。
[0004]為確保環(huán)境不受污染，在制備粘接劑工藝過(guò)程中采用固體粉狀有機(jī)結(jié)合劑方式加入。另采用常規(guī)結(jié)合劑與水做臨時(shí)結(jié)合劑，所以生產(chǎn)中沒(méi)有異味的出現(xiàn)。在復(fù)合磚的熱處理過(guò)程中，我們改造了生產(chǎn)線的排煙系統(tǒng)，采用先進(jìn)的活性炭吸附方式。將熱處理時(shí)排出的廢氣通過(guò)新增的吸附箱中活性炭吸附(過(guò)濾)后周圍環(huán)境沒(méi)有異味的出現(xiàn)，環(huán)境問(wèn)題等到解決。
[0005]由于復(fù)合磚在電解鋁槽使用時(shí)必須緊密地排列。以防止電解質(zhì)的滲漏，所以復(fù)合磚所以“粘接劑”與“耐火泥”施工有較大的不同。復(fù)合磚粘接劑還應(yīng)有較好的導(dǎo)熱性。以配合Si3N4_SiC磚與半石墨塊之間的熱傳遞，使電解質(zhì)在側(cè)墻邊凝固從而使生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定。此夕卜，在電解槽100tC左右的生產(chǎn)過(guò)程中還應(yīng)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度以保持復(fù)合磚在此溫度下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度的粘接劑，以保證復(fù)合磚在運(yùn)輸和施工過(guò)程中不脫落。
[0007]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑，由以下原料按照重量份數(shù)配制制備所得:石墨碎39-44份，固體環(huán)氧樹(shù)脂31-33份，固體熱塑性酚醛樹(shù)脂15-17份，添加劑7-8份，結(jié)合劑2-3份；以上原料與結(jié)合水混合，結(jié)合水的用量為原料重量的30-40%。
[0008]所述的石墨碎粒度小于0.5mm的占95%以上;碳含量彡98.5%。
[0009]所述的固體環(huán)氧樹(shù)脂粒度小0.5mm的占95%以上。
[0010]所述的固體熱塑性酚醛樹(shù)脂粒度<0.088mm的占90以上。
[0011]所述的添加劑采用高溫瀝青粒度<0.088mm的占90以上，軟化點(diǎn)>80°C。
[0012]所述的結(jié)合劑為粉狀木質(zhì)素磺酸鈣。
[0013]所述的結(jié)合水為質(zhì)量濃度5%的磷酸鈉水溶液，pH值為2-3。
[0014]環(huán)氧樹(shù)脂主要用于提高粘接劑常溫強(qiáng)度。固體熱塑性酚醛樹(shù)脂做為環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑并且碳化率較多(可達(dá)52%左右)。添加劑采用高溫瀝青，在熱處理過(guò)程中增加強(qiáng)度，另外熱處理后瀝青的碳含量也大于50%，可以提高粘接劑的碳含量。水溶液呈酸性，可以促進(jìn)酚醛樹(shù)脂的凝固。
[0015]鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑的制備方法，包括以下過(guò)程:
(1)將石墨碎、環(huán)氧樹(shù)脂、固體熱塑性酚醛樹(shù)脂、添加劑及結(jié)合劑按比例加入混碾機(jī)先干混3-5分鐘，停機(jī)將邊角末混合均勻的料用勺翻攪，再開(kāi)機(jī)混碾10-15分鐘，直到表面顏色均勻即可出料備用；
(2)配制結(jié)合水為，PH值=2-3;
(3)將配好的料與結(jié)合水混合，靜置1-2小時(shí)，待表面泡沫消失后即可得。
[0016]將SiC磚和半石墨塊表面清理干凈，均勻抹上泥漿后黏上并前后移動(dòng)2-3次，然后用振動(dòng)器在上加壓振動(dòng)，量復(fù)合磚四個(gè)角直到符合尺寸標(biāo)準(zhǔn)。最后清理擠出的泥漿并擦干凈后放置干燥車上。
[0017]將粘接后的復(fù)合磚進(jìn)入電熱式干燥窯中。接升溫曲線進(jìn)行加熱到220°C，并保溫24小時(shí)后自然冷卻至<50°C出窯。
[0018]將已出窯的復(fù)合磚放置平臺(tái)上，用橡皮錘用力敲打3-4次，未脫落的為合格品。而敲掉的磚則重新經(jīng)熱處理后粘接。
[0019]本發(fā)明提供的鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑，強(qiáng)度高，用于鋁電解槽的側(cè)墻部分，以保證復(fù)合磚在運(yùn)輸和施工過(guò)程中不脫落。
【具體實(shí)施方式】
[0020]結(jié)合實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明【具體實(shí)施方式】。
[0021]實(shí)施例1:
粘接劑原料為:
原料名稱質(zhì)量份石墨碎39
環(huán)氧樹(shù)脂33
酚醛樹(shù)脂17
高溫瀝青8
木質(zhì)素磺酸鈣3
水溶液(外加)30-40%
實(shí)施例2: 粘接劑原料為:
原料名稱質(zhì)量份石墨碎44
環(huán)氧樹(shù)脂31
酚醛樹(shù)脂15
高溫瀝青7
木質(zhì)素磺酸鈣3
水溶液(外加)30-40%
以上配方經(jīng)稱量后，按以下方案進(jìn)行。
[0022]鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑的制備方法，包括以下過(guò)程:
(1)將石墨碎、環(huán)氧樹(shù)脂、固體熱塑性酚醛樹(shù)脂、添加劑及結(jié)合劑按比例加入混碾機(jī)先干混3-5分鐘，停機(jī)將邊角末混合均勻的料用勺翻攪，再開(kāi)機(jī)混碾10-15分鐘，直到表面顏色均勻即可出料備用；
(2)配制結(jié)合水為，PH值=2-3;
(3)將配好的料與結(jié)合水混合，靜置1-2小時(shí)，待表面泡沫消失后即可得。
[0023]由實(shí)施例1、實(shí)施例2制備的粘接劑性能指標(biāo)如下:
項(xiàng)目實(shí)施例1 實(shí)施例2
冷態(tài)抗折(Mp)230°C*24h 9.96.7
冷態(tài)抗折(Mp)970°C*3h2.42.25
導(dǎo)熱率(W/M.K)3.66
C 含量(％)57.57
由上結(jié)果可知，所制成的鋁電解槽氮化硅結(jié)合碳化硅與半石墨塊(或全石墨塊)用粘接劑具有較高的粘接強(qiáng)度和良好的導(dǎo)熱率，并在生產(chǎn)中不生產(chǎn)污染環(huán)境的異味，是一種高強(qiáng)度和無(wú)污染的優(yōu)良粘接劑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑，其特征在于，由以下原料按照重量份數(shù)配制制備所得:石墨碎39-44份，固體環(huán)氧樹(shù)脂31-33份，固體熱塑性酚醛樹(shù)脂15-17份，添加劑7-8份，結(jié)合劑2-3份；以上原料與結(jié)合水混合，結(jié)合水的用量為原料重量的30-40%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑，其特征在于，所述的石墨碎粒度小于0.5mm的占95%以上;碳含量彡98.5%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑，其特征在于，所述的固體環(huán)氧樹(shù)脂粒度小0.5mm的占95%以上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑，其特征在于，所述的固體熱塑性酚醛樹(shù)脂粒度< 0.088mm的占90以上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑，其特征在于，所述的添加劑采用高溫瀝青粒度<0.088mm的占90以上，軟化點(diǎn)>80°C。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑，其特征在于，所述的結(jié)合劑為粉狀木質(zhì)素磺酸鈣。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑，其特征在于，所述的結(jié)合水為質(zhì)量濃度5%的磷酸鈉水溶液，pH值為2-3。8.根據(jù)權(quán)利要求1到7所述的鋁電解槽用復(fù)合磚粘接劑的制備方法，其特征在于，包括以下過(guò)程: (1)將石墨碎、環(huán)氧樹(shù)脂、固體熱塑性酚醛樹(shù)脂、添加劑及結(jié)合劑按比例加入混碾機(jī)先干混3-5分鐘，停機(jī)將邊角末混合均勻的料用勺翻攪，再開(kāi)機(jī)混碾10-15分鐘，直到表面顏色均勻即可出料備用； (2)配制結(jié)合水為，PH值=2-3; (3)將配好的料與結(jié)合水混合，靜置1-2小時(shí)，待表面泡沫消失后即可得。
【文檔編號(hào)】C09J163/00GK106085320SQ201610425724
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日
【發(fā)明人】金重, 許滔
【申請(qǐng)人】宜興新威利成耐火材料有限公司, 無(wú)錫新威高溫陶瓷有限公司