专利名称：一种铝电解惰性阳极用保温包覆材料及其应用的制作方法Hall-Heroult熔盐电解法是迄今为止唯一的工业炼铝方法，采用惰性阳极取代 现行碳阳极是铝电解工业发展的趋势。为实现惰性阳极在铝电解槽上的正常使用，需要首 先采用碳阳极对电解槽焙烧启动，电解槽运行正常后，再用经预热的惰性阳极对碳阳极进 行更换，使电解槽操作由碳素阳极电解过渡到惰性阳极电解；此外，惰性阳极电解运行过程 中，也需要采用新的预热后的惰性阳极对运行一定时间后的惰性阳极进行更换，以保证惰 性阳极铝电解槽的平稳运行。在预热-更换过程中，惰性阳极要经受强大的热冲击、电流冲 击和气体腐蚀作用，极易造成阳极的破损失效。针对上述问题，发明人曾申请专利(专利号ZL 200710034822. 1)，提出了一种铝 电解惰性阳极预热_更换用保温包覆材料及制备方法。该材料尽管具有良好的抗热震性 能，可避免惰性阳极预热_更换过程中由于热冲击、电流冲击和气体腐蚀作用而造成的破 损，但由于该种保温包覆料的原材料均为粉末状物质，烧结后材料颗粒相互之间相对孤立， 这不仅易引起材料制备过程中出现开裂现象，而且高温下材料抵抗外部物理冲击作用的能 力相当差，来自于外界的碰撞极易造成材料的脱落，从而无法再有效地保护惰性阳极或惰 性阳极组。
本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种铝电解惰性阳极用保温包覆 材料及其应用，该材料在高温状态下能抵挡外界的物理碰撞作用而不脱落、不开裂，避免在 预热-转移过程中，由于保温包覆料的脱落而失去对惰性阳极的保护作用，顺利实现阳极 的预热_更换。本发明一种铝电解惰性阳极用保温包覆材料，由下述组分按重量百分比组成Me3AlF660 90%，Al2O3 纤维10 40 %， 其中Me选自Na、K或Li中的至少一种。本发明一种铝电解惰性阳极用保温包覆材料，其组分中还包含有Al2O3粉末或AlF3中的至少一种，各组份重量百分比为Me3AlF660 90%，Al2O3 纤维10 40%，Al2O3 粉末0 20%，AlF30 30%，各组份重量百分之和为100%。本发明一种铝电解惰性阳极用保温包覆材料中，所述Al2O3纤维的直径为1.535. Ομπι，长度为 20 40mm ；本发明一种铝电解惰性阳极用保温包覆材料中，所述Al2O3粉末粒度为30 60 μ m0一种铝电解惰性阳极用保温包覆材料的应用，包括下述步骤第一步配料按设计的铝电解惰性阳极用保温包覆材料各组分重量百分含量配料，混合；第二步烧结将第一步所得混合料包裹在铝电解惰性阳极或惰性阳极组外表面，所述混合料的 包覆厚度为1. 5cm 5. 0cm，然后，加热至850 1010°C煅烧4 24小时即得到包覆有保 温包覆材料的惰性阳极或惰性阳极组；所述包覆采用包覆容器完成，所述包覆容器的形状与惰性阳极或惰性阳极组相 同，且所述容器高度比所述惰性阳极或惰性阳极组高3 10cm，所述容器内空比所述惰性 阳极或惰性阳极组外形尺寸大3 IOcm ；将所述惰性阳极或惰性阳极组置于所述容器中 心，在所述惰性阳极或惰性阳极组与所述容器内壁之间的空隙填满第一步所得混合料，填 充密度为0. 36 3. 00g/cm3 ；然后，进行烧结，烧结完毕，将所述容器与惰性阳极或惰性阳 极组分离。本发明一种铝电解惰性阳极用保温包覆材料的应用中，所述加热采用高温电阻 炉。本发明采用具有化学稳定性好、耐高温及良好抗震增韧性能的多晶Al2O3纤维作 为主要原料之一，使材料中各颗粒不再孤立而相互连接起来，从而有效提高保温包覆料的 强度和韧性。同时，可根据铝电解质具体组成，调整铝电解惰性阳极用保温包覆料 Me3AlF6-Al2O3(纤维)-Al2O3(粉末)_A1F3的原料组成，使其在预热-更换后容易与惰性阳 极分离，且不会对电解质造成污染或其它不利影响；在保温包覆材料制作过程中，通过调整 各种原料组成、填充密度、煅烧温度与煅烧时间，可获得对铝电解惰性阳极具有保温作用的 包覆材料。由于使用了 Me3AlFf^P纤维状Al2O3作为主要原料，所获保温包覆材料不仅具有 多孔疏松结构，而且由于Al2O3纤维的作用，使材料中各颗粒不再孤立而相互连接起来，这 既有利于提高材料的保温性能，同时在一定外界作用力下，保温包覆材料不易发生脱落而 保持其完整性，避免惰性阳极预热_更换过程由于热冲击、电流冲击和气体腐蚀作用而破 损失效等问题。同时，向原材料中添加Al2O3或AlF3，不仅可以有效降低材料制备过程的烧 结温度，而且由于所制备的保温包覆料成份更接近于铝电解槽内的电解质组成，降低了对 槽内电解质成份的影响程度。
5槽上的预热-更换。 实施例5 —种K3AlF6-Al2O3 (纤维)-Al2O3 (粉末)保温包覆材料铝电解惰性阳极用K3AlF6-Al2O3 (纤维)-Al2O3 (粉末)保温包覆料原料配方(按 质量百分含量计)为65 l^K3AlF6 ;251^AI2O3 (纤维)，其纤维直径为1. 5 2.5 μ m，长度 20-40mm ； 10 % Al2O3 (粉末)，粒度为 30 40 μ m。将上述三种原料按比例混合均勻，在一石墨坩埚内填充混合后的原料，使其捣实 后的厚度为2. Ocm左右，将惰性极置于石墨坩埚内，四周填充并捣实约1. 8cm厚混合后原 料，其填充密度为2. 50g/cm3 ；将装有惰性阳极的石墨坩埚置于电阻炉内，以每分钟3°C的速 率升到950°C并保温18小时，随炉冷却后，将石墨坩埚去除，得到包覆有Na3AlF6-Al2O3 (纤 维)-101^Al2O3 (粉末)材料的惰性阳极。所获保温包覆料外形完整、表面无裂纹，在960°C下可承受来自外界作用为为100 牛顿的3次冲击而不脱落，可用于惰性阳极在电解质中含有K3A1F6、Al2O3的铝电解槽上的 预热-更换。实施例6 —种Na3AlF6-K3AlF6-Al2O3 (纤维)-Al2O3 (粉末)-AlF3保温包覆材料铝 电解惰性阳极用Na3AlF6-K3AlF6-Al2O3 (纤维)-Al2O3 (粉末)-AlF3保温包覆料原料配方(按 质量百分含量计)为45 % K3AlF6 ；20% K3AlF6 ； 15% Al2O3 (纤维)，其纤维直径为2. 5 5. Ομπι，长度 20-40mm ；5% Al2O3 (粉末)，粒度为 50 ~ 60ym ；15% AlF30将上述五种原料按比例混合均勻，在一石墨坩埚内填充混合后的原料，使其捣 实后的厚度为3. Ocm左右，将惰性阳极置于石墨坩埚内，四周填充并捣实约3. Ocm厚混 合后原料，其填充密度为1.80g/cm3;将装有惰性阳极的石墨坩埚置于电阻炉内，以每 分钟;TC的速率升到870°C并保温20小时，随炉冷却后，将石墨坩埚去除，得到包覆有 Na3AlF6-K3AlF6-Al2O3 (纤维)-Al2O3 (粉末)-AlF3 材料的惰性阳极。所获保温包覆料外形完整、表面无裂纹，在920°C下可承受来自外界作用为为120 牛顿的3次冲击而不脱落，可用于惰性阳极在电解质中含有Na3AlF6、K3AlF6、Al203和AlF3的 铝电解槽上的预热-更换。


一种铝电解惰性阳极用保温包覆材料，由Me3AlF6、Al2O3纤维组成，其中Me选自Na、K或Li中的至少一种；其应用方法为按设计的铝电解惰性阳极用保温包覆材料各组分重量百分含量配料，混合；将所得混合料包裹在铝电解惰性阳极或惰性阳极组外表面，所述混合料的包覆厚度为1.5cm～5.0cm，然后，加热至850～1010℃煅烧4～24小时即得到包覆有保温包覆材料的惰性阳极或惰性阳极组；本发明利用具有化学稳定性好、耐高温及良好抗震增韧性能的多晶Al2O3纤维作为主要原料之一，使材料中各颗粒不再孤立而相互连接起来，从而有效提高高温下保温包覆料的强度和韧性，实现对惰性阳极的有效保护。该种保温包覆料的组成可根据铝电解质的成份进行调整，不会对电解质造成污染。