[发明专利]一种处理铝电解槽阳极的方法

说明书

技术领域

本申请涉及冶金技术领域，尤其涉及一种处理铝电解槽阳极的方法。

背景技术

阳极是铝电解槽的“心脏”，它由阳极铝导杆、铝铁爆炸焊块、阳极钢爪和阳极炭块四个部分组成。阳极钢爪连接着阳极铝导杆和阳极炭块，不但要承担阳极重量还要输送大功率电流，因此阳极钢爪在铝电解过程中十分重要。

阳极钢爪处于300℃-900℃的高温下，以及空气、氟化氢气体及高浓度CO₂气氛中，不断受到氧化性腐蚀，同时还要承受电磁力、振动力、热应力以及碰撞力等因素对于钢爪都的破坏，而这种破坏直接影响钢爪的使用寿命、污染铝液以及对电解槽运行工况的正确判断。

在实际生产中，阳极钢爪在使用过程中被氧化腐蚀会带来很大地危害，首先，会影响原铝质量；申请人经大量实验测试得出，每棵阳极钢爪在使用周期内将减少25kg-35kg，大量Fe氧化物进入电解极上料和残极，导致阳极炭块、电解极上料Fe含量偏高，二者对电解原铝液铁含量影响约占电解生产物料的50％。面壳块中的铁主要以Fe₂O₃和Fe₃O₄存在，由于Fe₂O₃没有磁性，除铁器对其基本无作用，现有的除铁工艺的除铁率低于50％，最终进入铝液导致原铝中铁含量升高；其次，缩短钢爪使用周期；申请人经大量实验发现，阳极钢爪在循环使用30个电解周期后，最小直径处的周长将降低50％以上，阳极钢爪的氧化剥落不但会增加原铝中的Fe含量，更会缩短其使用寿命，带来额外的生产成本；再次，影响电流均衡分布；安装于铝电解槽内的阳极钢爪爪头直径差异越大，对电流均衡分布越不利，导致阳极之间消耗速度的差异，增加露底化爪的几率。有时出现部分爪头发红，钢爪电阻增加，极端情况将出现阳极脱落现象；最后，还会影响阳极浇铸质量；阳极钢爪氧化形成的“细腰”钢爪容易产生向内弯曲现象，钢爪轴向中心线与碳碗中心不重合，钢爪浇铸均分效果差，并且钢爪上形成的氧化物也会阻碍铁水在钢爪与碳碗内壁之间顺畅的流动，制作的磷铁环质量较差，铁碳压降升高，情况严重时将出现钢爪发红甚至脱极。

因此，如何延长阳极钢爪使用寿命、降低铝电解生产成本，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供一种铝电解槽阳极的处理方法，所述阳极包括铝导杆、阳极钢爪和阳极炭块；所述阳极钢爪包括与所述阳极炭块相连接的多个爪柱和横置在所述爪柱与所述铝导杆之间的钢爪横梁，所述钢爪横梁的下表面与所述爪柱的上端固定连接，所述钢爪横梁的上表面与所述铝导杆固定连接；所述爪柱的下端与所述阳极炭块的上表面连接，所述爪柱与所述阳极炭块的连接处设有磷铁环；所述方法包括：

以水为介质，对用于处理所述阳极的纳米陶瓷基高温防氧化材料进行搅拌处理，使所述材料的激光粒度检测呈单峰对称分布、动力粘度介于350MPa·S-400MPa·S、材料各位置的密度差异小于或等于0.05g/cm³且无清液层；

将搅拌处理后的纳米陶瓷基高温防氧化材料喷涂在所述爪柱的外侧，喷涂厚度为2mm-3mm；

将搅拌处理后的纳米陶瓷基高温防氧化材料喷涂在所述磷铁环表面，喷涂厚度为2mm-3mm；

将搅拌处理后的纳米陶瓷基高温防氧化材料喷涂在所述阳极炭块的至少一部分表面。

进一步地，所述方法还包括：除去所述阳极钢爪表面的氧化产物。

进一步地，所述将搅拌处理后的纳米陶瓷基高温防氧化材料喷涂在所述阳极炭块的至少一部分表面，包括：

在所述阳极炭块的上表面设置环形安全区，所述环形安全区包围在所述磷铁环与所述阳极炭块的连接处的外侧，所述环形安全区的内侧界限与所述磷铁环的外侧界限重合；

将搅拌处理后的纳米陶瓷基高温防氧化材料喷涂在所述环形安全区上，喷涂厚度为2mm-3mm。

进一步地，所述阳极炭块的侧面包括倾斜区域、上部区域和下部区域；所述上部区域的竖向长度与所述下部区域的竖向长度的比值为(2-3)：1；所述将搅拌处理后的纳米陶瓷基高温防氧化材料喷涂在所述阳极炭块的至少一部分表面，还包括：

将搅拌处理后的纳米陶瓷基高温防氧化材料喷涂在所述倾斜区域和所述上部区域，喷涂厚度为2mm-3mm。

进一步地，采用无气喷涂327型喷嘴、329型喷嘴或者331型喷嘴进行喷涂。

进一步地，喷涂压力为为14MPa-20MPa。

进一步地，采用幅面点射喷涂法，喷涂的距离为5cm-10cm。