本發(fā)明涉及電解鋁行業(yè)設(shè)備配件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于電解鋁陽極鋼爪保護(hù)環(huán)的制備方法。

背景技術(shù)：

電解鋁行業(yè)是一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)，提供的就業(yè)崗位多，產(chǎn)出的污染源也多，鋁灰就是其中的一項(xiàng)。目前廢鋁灰已被列入國家危險(xiǎn)廢物名錄，確認(rèn)廢鋁灰為危險(xiǎn)廢物。如鋁電解企業(yè)年產(chǎn)50萬噸原鋁，而產(chǎn)生的廢鋁灰就達(dá)5000噸，很多企業(yè)處置鋁灰的方式為單純的外賣，每噸約1000元，年回收才500萬元，浪費(fèi)和損失極大。

與此同時(shí)，大型預(yù)焙槽所用的鑄鋼爪，工作環(huán)境溫度高，因高溫氧化導(dǎo)致每周期直徑減少2.32mm左右,氧化皮非常嚴(yán)重，導(dǎo)致以下問題：第一，鋼爪電阻增大，耗電量增加；第二，氧化皮通過面殼料、直接散落等途徑進(jìn)入電解槽，引起原鋁鐵含量明顯增加，也給鑄造增加了配包難度，增加了損失；第三，鋼爪維護(hù)費(fèi)用大幅增加，年可達(dá)上千萬元(產(chǎn)能50萬噸/年規(guī)模)。

近年來，許多電解鋁廠在使用和不使用碳素保護(hù)環(huán)之間來回?fù)u擺。在肯定保護(hù)環(huán)效果的同時(shí)，又因碳素環(huán)造價(jià)較高，碳素環(huán)碎塊容易進(jìn)入面殼料系統(tǒng)污染電解質(zhì)，增加電解質(zhì)壓降而苦惱。

電解鋁企業(yè)大量的廢鋁灰也不容易處理，外賣價(jià)格很低，往電解槽中添加又會(huì)引起電壓升高，產(chǎn)生沉降。

現(xiàn)有的紙質(zhì)陽極保護(hù)環(huán)的價(jià)格為8元/付左右，部分企業(yè)嘗試停止使用陽極保護(hù)環(huán)。但也發(fā)現(xiàn)，鋼爪由于失去保護(hù)而在高溫下加劇氧化，也是鋁液中鐵含量升高的一個(gè)重要原因，鐵平均值接近0.20％，品級(jí)面臨從99.70降低到99.50的風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)，鋼爪維護(hù)難度也在大大增加，有時(shí)生產(chǎn)也會(huì)受到影響，年維修費(fèi)用達(dá)千萬元，這也是一個(gè)重要的成本降低點(diǎn)。

因此，探索一種既能回收鋁灰，又可以保護(hù)鋼爪的技術(shù)，可以達(dá)到一舉多得的效果，并對(duì)降低企業(yè)廢料處理成本、加快處理效率、節(jié)約資源和提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重大意義，同時(shí)還具有極大的社會(huì)效益。

為此，有人嘗試以鋁灰作為原料來制作鋼爪保護(hù)環(huán)，如中國發(fā)明專利cn201310182498.3公開了一種電解鋁用陽極鋼爪保護(hù)環(huán)的制備方法，該方法在原料組合中采用鋁灰作為原料之一，可以在一定程度上對(duì)廢鋁灰回收再利用，達(dá)到降低成本的效果。然而，該方法僅僅是將鋁灰作為原料之一，其還是以石油焦作主要原料，并用以煤瀝青作為業(yè)結(jié)劑，這在很大程度上消弱了其效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種直接采用電解鋁企業(yè)產(chǎn)生的廢鋁灰作為原料來制備電解鋁鋼爪鋁灰保護(hù)環(huán)的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種電解鋁鋼爪鋁灰保護(hù)環(huán)的制備方法，其特征在于：以鋁灰作為原料，包括以下步驟，

a、將鋁液鑄造時(shí)打撈的鋁灰原料冷卻至常溫，然后用球磨機(jī)磨碎，選取粒度≤2mm的料備用；

b、將選取好的料經(jīng)混捏機(jī)干混5-10分鐘，然后加入占原料總重8-12％的粘合劑，再經(jīng)混捏機(jī)濕混15-20分鐘，最后放入成型機(jī)振動(dòng)成型得到生鋁灰保護(hù)環(huán)；所述粘合劑為采用瓦楞紙浸水粉碎后形成的紙灰粘合劑，該粘合劑對(duì)鋁灰粉碎料具有極好的粘合效果；

c、將生鋁灰保護(hù)環(huán)放入焙燒爐，按照焙燒工藝焙燒至300±10℃，加熱30分鐘，然后冷卻至室溫即得到成品鋁灰保護(hù)環(huán)；

其中，所述鋁灰原料的成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下，剛玉al2o3為65-74％，氮化鋁aln為14-20％，巖鹽nacl為3-5％，氟化鈉naf為9-13％；

制得的生鋁灰保護(hù)環(huán)的成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下，剛玉al2o3為45-51％，巖鹽nacl為9-13％，三羥鋁石al(oh)3為8-12％，尖晶石(mg0.4al0.6)al1.8o4為25-29％，氟石caf2為3-5％；

制得的成品鋁灰保護(hù)環(huán)的成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下，剛玉al2o3為54-60％，含鉀巖鹽na0.9k0.1cl為3-5％，鹵砂nhcl4為1-3％，氟石caf2為1-3％，石英sio2為6-10％，氟鎂鈉石namgf3為25-29％；成品鋁灰保護(hù)環(huán)的耐壓值為50-70kg，電阻率和電解質(zhì)相同。

進(jìn)一步地，在步驟a中，所述鋁灰原料用球磨機(jī)研磨時(shí)其殘留率＜10％。

優(yōu)選地，在步驟b中，采用成型機(jī)振動(dòng)成型時(shí)的壓力為50-60噸。

優(yōu)選地，所述粘合劑為采用瓦楞紙浸水粉碎后制成的含水率為30-65％的糊狀紙灰粘合劑。

本發(fā)明通過直接采用廢鋁灰作為原料，并配以瓦楞紙制作的粘合劑，能夠很好地解決鋁灰的粘合問題，從而達(dá)到變廢為寶的效果，改變傳統(tǒng)方法需要以石油焦等作為共同原料的做法，可大幅提高廢鋁灰的回收利用率，并極大地降低企業(yè)的生產(chǎn)成本(如產(chǎn)能為50萬噸的企業(yè)年節(jié)約鋼爪維修費(fèi)600萬元以上)，并且對(duì)電解質(zhì)系統(tǒng)沒有影響，使原鋁質(zhì)量100％為al99.70。同時(shí)，每個(gè)換極周期的鋼爪直徑變細(xì)速率可以從2.32mm降低到0.75mm，這可使原鋁鐵含量降低約0.03％；鋼爪壽命延長3倍；另外，由于鋁灰中近80％為氧化鋁，從而還可以降低氧化鋁消耗約5kg/tal。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說明：

實(shí)施例1

所述電解鋁鋼爪鋁灰保護(hù)環(huán)的制備方法，包括以下步驟，

a、將鋁液鑄造時(shí)打撈的鋁灰原料冷卻至常溫，然后用球磨機(jī)磨碎，選取粒度≤2mm的料備用；

b、將選取好的料經(jīng)混捏機(jī)干混5-10分鐘，然后加入占原料總重8％的粘合劑，再經(jīng)混捏機(jī)濕混15-20分鐘，最后放入成型機(jī)振動(dòng)成型得到生鋁灰保護(hù)環(huán)；所述粘合劑為采用瓦楞紙浸水粉碎后形成的紙灰粘合劑；

c、將生鋁灰保護(hù)環(huán)放入焙燒爐，按照焙燒工藝焙燒至300±10℃，加熱30分鐘，然后冷卻至室溫即得到成品鋁灰保護(hù)環(huán)；

其中，所述鋁灰原料的成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下，剛玉al2o3為65％，氮化鋁aln為20％，巖鹽nacl為5％，氟化鈉naf為10％；

制得的生鋁灰保護(hù)環(huán)的成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下，剛玉al2o3為45％，巖鹽nacl為13％，三羥鋁石al(oh)3為12％，尖晶石(mg0.4al0.6)al1.8o4為25％，氟石caf2為5％。

制得的成品鋁灰保護(hù)環(huán)的成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下，剛玉al2o3為54％，含鉀巖鹽na0.9k0.1cl為5％，鹵砂nhcl4為3％，氟石caf2為3％，石英sio2為6％，氟鎂鈉石namgf3為29％；成品鋁灰保護(hù)環(huán)的耐壓值為50-70kg，電阻率和電解質(zhì)相同。

在步驟a中，所述鋁灰原料用球磨機(jī)研磨時(shí)其殘留率＜10％。

在步驟b中，采用成型機(jī)振動(dòng)成型時(shí)的壓力為50-60噸。

所述粘合劑為采用瓦楞紙浸水粉碎后制成的含水率為30-65％的糊狀紙灰粘合劑，其中含水率50％最佳。

實(shí)施例2，所述電解鋁鋼爪鋁灰保護(hù)環(huán)的制備方法，包括以下步驟，

a、將鋁液鑄造時(shí)打撈的鋁灰原料冷卻至常溫，然后用球磨機(jī)磨碎，選取粒度≤2mm的料備用；

b、將選取好的料經(jīng)混捏機(jī)干混5-10分鐘，然后加入占原料總重10％的粘合劑，再經(jīng)混捏機(jī)濕混15-20分鐘，最后放入成型機(jī)振動(dòng)成型得到生鋁灰保護(hù)環(huán)；所述粘合劑為采用瓦楞紙浸水粉碎后形成的紙灰粘合劑，該粘合劑對(duì)鋁灰粉碎料具有極好的粘合效果；

c、將生鋁灰保護(hù)環(huán)放入焙燒爐，按照焙燒工藝焙燒至300±10℃，加熱30分鐘，然后冷卻至室溫即得到成品鋁灰保護(hù)環(huán)；

其中，所述鋁灰原料的成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下，剛玉al2o3為68％，氮化鋁aln為17％，巖鹽nacl為4％，氟化鈉naf為11％；

制得的生鋁灰保護(hù)環(huán)的成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下，剛玉al2o3為48.5％，巖鹽nacl為10.9％，三羥鋁石al(oh)3為9.9％，尖晶石(mg0.4al0.6)al1.8o4為26.7％，氟石caf2為4％；

制得的成品鋁灰保護(hù)環(huán)的成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下，剛玉al2o3為57％，含鉀巖鹽na0.9k0.1cl為4％，鹵砂nhcl4為2％，氟石caf2為2％，石英sio2為8％，氟鎂鈉石namgf3為27％；成品鋁灰保護(hù)環(huán)的耐壓值為50-70kg，電阻率和電解質(zhì)相同。

實(shí)施例3，所述電解鋁鋼爪鋁灰保護(hù)環(huán)的制備方法，包括以下步驟，

a、將鋁液鑄造時(shí)打撈的鋁灰原料冷卻至常溫，然后用球磨機(jī)磨碎，選取粒度≤2mm的料備用；

b、將選取好的料經(jīng)混捏機(jī)干混5-10分鐘，然后加入占原料總重12％的粘合劑，再經(jīng)混捏機(jī)濕混15-20分鐘，最后放入成型機(jī)振動(dòng)成型得到生鋁灰保護(hù)環(huán)；所述粘合劑為采用瓦楞紙浸水粉碎后形成的紙灰粘合劑，該粘合劑對(duì)鋁灰粉碎料具有極好的粘合效果；

c、將生鋁灰保護(hù)環(huán)放入焙燒爐，按照焙燒工藝焙燒至300±10℃，加熱30分鐘，然后冷卻至室溫即得到成品鋁灰保護(hù)環(huán)；

其中，所述鋁灰原料的成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下，剛玉al2o3為74％，氮化鋁aln為14％，巖鹽nacl為3％，氟化鈉naf為9％；

制得的生鋁灰保護(hù)環(huán)的成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下，剛玉al2o3為51％，巖鹽nacl為9％，三羥鋁石al(oh)3為8％，尖晶石(mg0.4al0.6)al1.8o4為29％，氟石caf2為3％；

制得的成品鋁灰保護(hù)環(huán)的成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下，剛玉al2o3為60％，含鉀巖鹽na0.9k0.1cl為3％，鹵砂nhcl4為1％，氟石caf2為1％，石英sio2為10％，氟鎂鈉石namgf3為25％；成品鋁灰保護(hù)環(huán)的耐壓值為50-70kg，電阻率和電解質(zhì)相同。

使用效果

表1鋼爪直徑減少情況對(duì)比表(mm)

表1列出了3個(gè)使用周期的試驗(yàn)結(jié)果。從中可以發(fā)現(xiàn)，采用鋁灰環(huán)時(shí)，每個(gè)周期鋼爪直徑減少0.75mm，而不使用的為2.32mm。鋼爪使用壽命可達(dá)不使用保護(hù)環(huán)的3倍，這將為電解企業(yè)每年節(jié)約幾百萬元的鋼爪維護(hù)費(fèi)用。

表2使用保護(hù)環(huán)前后的平均鐵含量對(duì)比表(％)

從表2看出，在使用鋁灰保護(hù)環(huán)后鐵含量下降了0.0198％，而一、三的鐵含量甚至是升高趨勢(shì)，充分證明了保護(hù)環(huán)在降低鐵含量方面的突出作用。

以上已將本發(fā)明做一詳細(xì)說明，以上所述，僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能限定本發(fā)明的實(shí)施范圍，即凡依本申請(qǐng)范圍所作均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋范圍內(nèi)。