权利要求
1.一种
铝电解惰性阳极，其特征在于，包括
镍铬合金方形槽壳(1)、石墨碳糊(2)、钢爪(4)和保温层(3)，其中所述石墨碳糊(2)填充于
镍铬合金方形槽壳(1)中，所述保温层(3)覆盖于石墨碳糊(2)上方、镍铬合金方形槽壳(1)的开口面处，所述钢爪(4)的爪头端穿过保温层(3)埋于石墨碳糊(2)中，所述钢爪(4)的另一端位于保温层(4)上部;其中所述镍铬合金方形槽壳(1)中Ni的重量百分比为68-72%，余量为Cr。
2.根据权利要求1所述的一种铝电解惰性阳极，其特征在于，所述镍铬合金方形槽壳(1)的壁厚为10-20mm，所述保温层(3)的厚度为150-250mm。
3.根据权利要求1所述的一种铝电解惰性阳极，其特征在于，所述镍铬合金方形槽壳(1)中Ni的重量百分比为70%，Cr的重量百分比为30%。
4.根据权利要求1所述的一种铝电解惰性阳极，其特征在于，所述镍铬合金方形槽壳(1)底部设置有导氧槽(5)，所述导氧槽(5)的其中一个竖直截面形状为直角梯形。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述铝电解惰性阳极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将金属Ni与金属Cr按比例混合，在真空熔炼炉中熔炼成镍铬合金材料，所述熔炼温度为1900-2100℃;
步骤2：将所述镍铬合金材料压制成板，随后进一步压制为镍铬合金方形槽壳;
步骤3：在镍铬合金方形槽壳中填充石墨碳糊，并埋入钢爪;
步骤4：在石墨碳糊上方浇注保温浇注料，所述保温浇注料将镍铬合金方形槽壳开口面封住形成保温层。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1中的金属Ni与金属Cr的纯度均大于99.9%。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤2中，将镍铬合金方形槽壳底部压制出导氧槽，所述导氧槽为直角梯形结构。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及
电解铝生产技术领域，具体涉及一种铝电解惰性阳极及其制备方法。
背景技术
[0002]近十年来，随着原铝产量的增加，促进了炭素阳极的发展，但炭素阳极的消耗增大了环保减排的压力。近两年国家密集发布了一系列双碳政策与文件，并针对铝电解行业做出了明确的要求。惰性阳极、
绿色铝冶金技术已成为电解铝行业实现
碳中和目标的战略支撑性技术。
[0003]现有技术中的惰性阳极包括合金惰性阳极，例如中国专利CN1443877A中公开了一种金属基铝电解惰性阳极及其制备方法，阳极材料选用铬、镍、铁、
钴、钛、
铜、铝、
锰等金属的二元或多元合金构成，采用熔炼或
粉末冶金的方法制备阳极，但是合金阳极腐蚀速率高，实验室与工程化电解实验的原铝杂质偏高;另外，还有技术中使用金属陶瓷基阳极，例如CN101713083A中公开了一种熔盐电解铝惰性阳极及其制备方法和应用，其惰性阳极由金属相和氧化物相合成，但金属陶瓷阳极的抗热震性能、电连接及导杆的腐蚀防护技术尚不能满足工程化试验要求。另外国内流行的NiFe2O4陶瓷阳极具有较强的耐腐蚀性和良好的热稳定性，但其导电性相对较差，为了提高NiFe2O4基材料的导电性能，通常会在其中添加金属相，如铜(Cu)、镍(Ni)等，这些金属相能够显著提升材料的导电性能，但同时也带来了耐腐蚀性能下降的问题。
[0004]因此，现需开发一种抗腐蚀性能、导电性和高温抗氧化性兼备的铝电解惰性阳极。
发明内容
[0005]基于现有技术存在的问题，本发明提供了一种铝电解惰性阳极及其制备方法，具体方案如下：
[0006]一种铝电解惰性阳极，包括镍铬合金方形槽壳、石墨碳糊、钢爪和保温层，其中所述石墨碳糊填充于镍铬合金方形槽壳中，所述保温层覆盖于石墨碳糊上方、镍铬合金方形槽壳的开口面处，所述钢爪的爪头端穿过保温层埋于石墨碳糊中，所述钢爪的另一端位于保温层上方(外侧);其中所述镍铬合金方形槽壳中Ni的重量百分比为68-72%，余量为Cr，所述镍铬合金方形槽壳的壁厚为10-20mm，所述保温层的厚度为150-250mm。
[0007]进一步地，所述镍铬合金中Ni的重量百分比为70%，Cr的重量百分比为30%。
[0008]进一步地，所述镍铬合金方形槽壳底部设有导氧槽，所述导氧槽的其中一个竖直截面形状为直角梯形。
[0009]一种制备上述铝电解惰性阳极的制备方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1：将金属Ni与金属Cr按比例混合，在真空熔炼炉中熔炼成镍铬合金材料，所述熔炼温度为1900-2100℃;
[0011]步骤2：将所述镍铬合金材料压制成板，随后进一步压制为镍铬合金方形槽壳;
[0012]步骤3：在镍铬合金方形槽壳中填充石墨碳糊，并埋入钢爪;
[0013]步骤4：在石墨碳糊上方浇注保温浇注料，所述保温浇注料将镍铬合金方形槽壳开口面封住形成保温层。
[0014]进一步地，步骤1中的金属Ni与金属Cr的纯度均大于99.9%。
[0015]进一步地，步骤2中，将镍铬合金方形槽壳底部压制有导氧槽，所述导氧槽为直角梯形结构。
[0016]本发明的有益效果为：
[0017](1)本发明的惰性阳极为一个镍铬合金外壳+碳填料+保温层的复合结构，其中镍铬合金在1000度高温下，可以保持优越的高温抗氧化性、高温抗腐蚀性及导电性，另外，镍铬合金的方形槽壳能降低实心合金阳极中的电涡流现象，减少电能损耗，碳糊填充在镍铬合金方形槽壳中既起到支持外壳壳体的作用，同时起到导电、支撑稳定钢爪的作用。另外，在底部压制出凹槽-导氧槽，用于疏导产生的氧气，一方面避免氧气在阳极附近聚集腐蚀合金外壳，另一方面将氧气导出可收集利用，进一步提升了本惰性阳极的抗腐蚀性;
[0018](2)且本发明的惰性阳极为一个方形，与现有电解槽阳极形状及结构相似，不用改变原电解槽结构，使用方便，节约装置改造成本;
[0019](3)该核壳结构材料能适应
铝电解槽正常运行时溶质950-970度的高温，且能大幅降低铝液中的杂质，完全满足阳极材料需要;同时上部浇筑保温浇注料，能进一步防止热量损失。
附图说明
[0020]以下参照附图对本发明的实施例作进一步说明，其中：
[0021]图1示出了本发明实施例中的惰性阳极的示意图;
[0022]图2示出了图1中惰性阳极A-A方向的截面示意图;
[0023]图3示出了本发明实施例中的惰性阳极的制备和使用方法流程图。
[0024]其中，1-镍铬合金方形槽壳、2-石墨碳糊、3-保温层、4-钢爪、5-导氧槽。
具体实施方式
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限制本发明。
[0026]在一个实施例中，制备了一种铝电解惰性阳极，包括镍铬合金方形槽壳1、石墨碳糊2、钢爪4和保温层3，镍铬合金方形槽壳1底部设有导氧槽5，导氧槽5为直角梯形结构，直角梯形的两个底角是直角。导氧槽为镍铬合金方形槽壳1底部的凹槽。制备方法如下：
[0027]步骤1：将金属Ni与金属Cr按重量比7：3混合，金属Ni与金属Cr的纯度均大于99.9%，在真空熔炼炉中熔炼成镍铬合金材料Ni70Cr30，熔炼温度为2000℃;
[0028]步骤2：将所述镍铬合金材料Ni70Cr30压制成10mm厚的板，随后进一步压制为镍铬合金方形槽壳，即镍铬合金方形槽壳的厚度为10mm，方形槽壳即为无盖的长方箱体，其长、宽、高按照电解槽常用的碳素阳极制备，本实施例中高为660mm;在压制时，在镍铬合金方形槽壳的底面压制出一个凹槽-导氧槽，导氧槽宽度为150mm，导氧槽一侧高度为100mm(附图2的左侧)，相对的另一侧高度为150mm(附图2的右侧)，中间采用连续斜坡,如附图2所示。
[0029]步骤3：在镍铬合金方形槽壳中填充石墨碳糊，当填充高度为300mm时埋入钢爪，随后继续填充石墨碳糊至450mm;
[0030]步骤4：在石墨碳糊上方浇注200mm保温浇注料(高铝浇注料等耐高温保温浇注料)，保温浇注料将镍铬合金方形槽壳开口面封住形成保温层，此时钢爪4的爪头端穿过保温层3埋于石墨碳糊2中，钢爪4的另一端位于保温层4上部。
[0031]在使用时，铝电解槽在启动及预焙时，仍采用碳素阳极，启动正常后，更换本发明的惰性阳极。
[0032]上文描述了本发明的一些示例性实施例，可以理解，上述实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。这些实施例中的特征可以合适的方式进行重新组合，而由此获得的方案仍在本发明要求的保护范围内。基于上述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也即凡在本申请的精神和原理之内所作的所有修改、等同替换和改进等，均落在本发明要求的保护范围内。
说明书附图(3)
声明：
“铝电解惰性阳极及其制备方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：中铝山西新材料有限公司
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