一種石墨漿液及其在電解鋁用陽極鋼爪防護中的應用的製作方法
2024-02-12 16:42:15
本發明涉及工裝防護技術領域，特別涉及一種石墨漿液及其在電解鋁用陽極鋼爪防護中的應用。
背景技術：
隨著鋁電解技術的迅速發展，電解鋁所使用的陽極也從自焙陽極過度到預焙陽極，而預焙陽極炭塊組由三個不同材質的部分組合而成：鋁質導杆、鑄鋼爪頭和經過焙燒的陽極炭塊。其中，導杆和鑄鋼爪之間通過焊接連接在一起，鑄鋼爪和炭塊交合後用鐵水進行澆鑄，通過澆鑄形成的鐵環使鋼爪與炭塊連接為一體，澆鑄完畢送入電解槽內使用。在電解槽內一個周期後，陽極炭塊消耗完畢，陽極鋼爪可以循環使用，這就需要將鋼爪周圍的鐵環處理下來，然後再次和新的炭塊咬合重複使用。
石墨具有結構細密，能傳熱導電，可塑性強，粘附力良好，塗刷性能滑而不淌的特點，抗高溫侵蝕溫度可達1680℃，發氣量≤18ml/g，懸浮性2h可達97％，並且具有抗急熱、抗裂性無開裂，澆鑄後均能達到澆結剝離，鑄件表面光潔等效果。為了便於鐵環與鋼爪的分離以及改善它們之間的接觸狀態，國內外同行業通常採用在澆鑄前鋼爪蘸石墨液的方法。
目前傳統工藝中的石墨液為石墨的煤油漿液，即將石墨乾粉加入煤油攪拌均勻，得到的石墨塗料的使用密度為1.2～1.35g/ml，將調勻後的石墨塗料均勻浸沾鋼爪，反應2～3分鐘即可澆鑄。但是這種工藝在澆鑄時，煤油燃燒產生大量煙氣，既增加生產成本，又造成環境汙染。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種石墨漿液及其在電解鋁用陽極鋼爪防護中的應用。本發明提供的石墨漿液成本低，且澆鑄時沒有煙氣，綠色環保。
本發明提供了一種石墨漿液，包括石墨、糊精、水和揮發劑。
優選的，所述石墨漿液包括以下質量份的組分：
優選的，所述石墨漿液包括以下質量份的組分：
優選的，所述石墨漿液包括以下質量份的組分：
優選的，所述石墨的粒度為800目以上。
優選的，所述糊精包括黃糊精和/或白糊精。
優選的，所述揮發劑包括揮發性有機溶劑。
優選的，所述揮發性有機溶劑包括揮發性醇類溶劑。
本發明還提供了上述技術方案所述石墨漿液在電解鋁用陽極鋼爪防護中的應用，包括：用電解鋁用陽極鋼爪蘸取石墨漿液後烘乾。
優選的，所述烘乾的溫度為50～70℃，烘乾的時間為2～5min。
本發明提供了一種石墨漿液，包括石墨、糊精、水和揮發劑。本發明提供的石墨漿液以水作為分散劑，與煤油相比成本低，且避免了煤油作為分散劑在鑄造時產生的煙氣；通過糊精提高石墨在水中的分散懸浮性，避免石墨的沉澱；在石墨漿液使用時通過揮發劑快速帶走水分，使石墨能夠均勻塗覆於鋼爪表面，從而實現鋼爪與鐵環的分離。實驗結果表明，本發明提供的石墨漿液成本較傳統工藝降低了12元/噸，且使用時無煙氣產生，防護後的鋼爪在電解槽內使用32天後取出，磷鐵環很容易和鋼爪分離。
具體實施方式
本發明提供了一種石墨漿液，包括石墨、糊精、水和揮發劑。
本發明提供的石墨漿液包括石墨。以質量份數計，在本發明中，所述石墨優選為5～15份，更優選為7～13份，最優選為9～11份。在本發明中，所述石墨的粒度優選為800目以上，更優選為900～2000目，最優選為1000～1600目。在本發明中，所述石墨優選為晶體石墨。本發明對所述石墨的來源沒有特殊的限定，採用本領域技術人員熟知的市售產品即可。在本發明中，所述石墨具有抗急熱、抗裂性無開裂的特點，澆鑄後均能達到澆結剝離，鑄件表面光潔，有利於改善鐵環與鋼爪的接觸狀態，便於實現二者的分離。
本發明提供的石墨漿液包括水。以石墨的質量為基準，在本發明中，所述水優選為25～75份，更優選為35～65份，最優選為45～55份。在本發明中，所述水作為分散劑與煤油相比成本低，且避免了煤油作為分散劑在鑄造時產生的煙氣。
本發明提供的石墨漿液包括糊精。以石墨的質量為基準，在本發明中，所述糊精優選為15～45份，更優選為20～40份，最優選為25～35份。在本發明中，所述糊精優選包括黃糊精和/或白糊精。在本發明中，所述糊精提高了石墨在水中的分散懸浮性，避免石墨的沉澱。
本發明提供的石墨漿液還包括揮發劑。以石墨的質量為基準，在本發明中，所述揮發劑優選為1～5份，更優選為2～4份，最優選為2.5～3.5份。在本發明中，所述揮發劑優選包括揮發性有機溶劑，更優選包括揮發性醇類溶劑，最優選為乙醇。在本發明中，所述揮發劑在石墨漿液使用時快速帶走水分，使石墨能夠均勻塗覆於鋼爪表面，從而有利於鋼爪與鐵環的分離。
本發明對所述石墨漿液的製備方法沒有特殊的限定，採用本領域技術人員熟知的製備組合物的方法即可。在本發明中，所述石墨漿液的製備優選包括以下步驟：將石墨、糊精、水和揮發劑混合，得到石墨漿液。為減少揮發劑的用量，本發明優選首先將石墨、糊精和水混合，得到分散液；然後將所述分散液與揮發劑混合，得到石墨漿液。
本發明優選將石墨、糊精和水混合，得到分散液。本發明對所述石墨、糊精和水混合的操作沒有特殊的限定，採用本領域技術人員熟知的製備混合物料的技術方案即可。在本發明中，所述石墨、糊精和水的混合優選在攪拌條件下進行；所述攪拌的速率優選為30～50r/min，更優選為35～45r/min；所述攪拌的時間優選為3～5min。
得到分散液後，本發明優選將所述分散液與揮發劑混合，得到石墨漿液。本發明對所述分散液與揮發劑混合的操作沒有特殊的限定，採用本領域技術人員熟知的製備混合物料的技術方案即可。在本發明中，所述分散液與揮發劑的混合優選在攪拌條件下進行；所述攪拌的速率優選為30～50r/min，更優選為35～45r/min；所述攪拌的時間優選為3～5min。
本發明還提供了上述技術方案所述石墨漿液在電解鋁用陽極鋼爪防護中的應用，包括：用電解鋁用陽極鋼爪蘸取石墨漿液後烘乾。本發明對所述蘸取的量沒有特殊的限定，以石墨漿液能夠均勻塗覆於鋼爪表面為準。在本發明中，所述烘乾的溫度優選為50～70℃，更優選為55～65℃，最優選為58～62℃；所述烘乾的時間優選為2～5min，最優選為3～4min。
為了進一步說明本發明，下面結合實施例對本發明提供的石墨漿液及其在電解鋁用陽極鋼爪防護中的應用進行詳細地描述，但不能將它們理解為對本發明保護範圍的限定。
對比例1:
將100kg石墨與150kg煤油混合，以50r/min速率攪拌5min，得到石墨液。
以石墨價格2500元/噸，煤油價格12000元/噸計，本對比例製備的石墨液成本為187元/噸。
對比例2:
用鋼爪蘸取對比例1製備的石墨液，60℃烘乾3min，石墨均勻塗覆於鋼爪上，得到石墨防護鋼爪；將所述石墨防護鋼爪與陽極炭塊複合後進行澆鑄，產生很大的黑色煙氣。
實施例1:
將50kg石墨、150kg糊精和250kg水混合，以50r/min速率攪拌5min，得到分散液；所述分散液與10kg乙醇混合，以50r/min速率攪拌3min，得到石墨漿液。
以石墨價格2500元/噸，糊精價格5000元/噸計，本實施例製備的石墨液的成本為175元/噸，且穩定性好，石墨漿液放置60天石墨不沉澱。
實施例2:
用鋼爪蘸取實施例1製備的石墨漿液，60℃烘乾3min，石墨均勻塗覆於鋼爪上，得到石墨防護鋼爪；將所述石墨防護鋼爪與陽極炭塊複合後進行澆鑄，無煙氣產生。
經過一個周期32天(鋼爪在電解槽內使用32天後取出)磷鐵環很容易和鋼爪分離，達到了預期效果。
實施例3:
將70kg石墨、210kg糊精和350kg水混合，以50r/min速率攪拌5min，得到分散液；所述分散液與15kg乙醇混合，以50r/min速率攪拌5min，得到石墨漿液。
本實施例製備的石墨液的成本為175元/噸，且穩定性好，石墨漿液放置60天石墨不沉澱。
實施例4:
用鋼爪蘸取實施例3製備的石墨漿液，60℃烘乾3min，石墨均勻塗覆於鋼爪上，得到石墨防護鋼爪；將所述石墨防護鋼爪與陽極炭塊複合後進行澆鑄，無煙氣產生。
經過一個周期32天(鋼爪在電解槽內使用32天後取出)磷鐵環很容易和鋼爪分離，達到了預期效果。
由以上對比例和實施例可以看出，本發明提供的石墨漿液穩定性好，塗覆性好，與傳統石墨液相比成本低且環保。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，並非對本發明作任何形式上的限制。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。