一种电解槽用复合蛭石保温砖及其制备方法与流程

本发明属于耐火材料，具体涉及一种电解槽用复合蛭石保温砖及其制备方法。

背景技术：

1、随着近年来低温、低电压、高电流效率技术成为电解铝工业节能降耗的发展方向，电解槽侧部设计也由原来的散热型变换为保温型，碳化硅结合氮化硅砖的优势成为电解槽侧部保温的障碍。目前，对原来侧部散热电解槽的改造采用的是在电解槽槽壳和氮化硅结合碳化硅砖之间添加一层纳米保温材料。电解槽内衬材料常见有四类：碳质内衬材料、耐火材料、保温材料和粘结材料。电解槽中的内衬材料和保温材料主要有两种作用，一种是防止铝液和电解液渗透；二是电绝缘和保温作用，在电解槽运行过程中满足热平衡的特殊要求。在铝电解槽运行过程中，由于阴极碳块中孔隙的存在和直流电场作用，电解质会渗透到阴极碳块之下的耐火砖中，耐火砖层受到熔融电解质的渗透和蒸汽作用，逐渐被破坏并失去对下面保温砖层的保护作用，导致铝电解槽损毁。

2、申请号为201710097206.4的中国专利公开了一种电解槽用复合防渗砖，以焦宝石、焦宝石生粉、钾长石、水和活性添加剂为原料，经混合、压制、烘干得到复合防渗砖，有效改善了砖的防渗防漏性能，从而解决电解槽槽底的漏槽问题，提高电解槽的使用寿命。申请号为202210042338.8的中国专利公开了一种轻质高强保温耐火砖及其制备方法，以铝灰为主要原料，采用低温激发自发泡定型后，再用高温发泡、烧结的工艺，制得气孔均匀的含莫来石增强成分的铝质保温耐火材料，其中增粘剂和流变改善剂的加入有效的改善了料浆的粘度，使低温下料浆中产生的气泡结构能够稳定保持，同时为整个体系提供适量的二氧化硅，高温下二氧化硅和氧化铝可生成针柱状莫来石结构，有利于提高材料的强度。但在现有技术制备过程中直接将原料进行混合，容易出现原料混合不均的情形，影响性能的稳定性，因此如何使得制备过程中原料均匀混合成为研究的焦点。

技术实现思路

1、针对现有问题的不足，本发明提供了一种电解槽用复合蛭石保温砖及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

3、一种电解槽用复合蛭石保温砖，由以下重量份的原料烧制而成：高岭土50-60份，轻质耐火粘土10-15份，粘土砖粉12-20份，蛭石粉6-10份，al2o3/多孔玻璃球8-12份，改性聚苯乙烯8-12份，多孔陶瓷纤维6-9份；优选为：高岭土55份，轻质耐火粘土12份，粘土砖粉15份，蛭石粉8份，al2o3/多孔玻璃球10份，改性聚苯乙烯10份，多孔陶瓷纤维8份。

4、进一步地，所述al2o3/多孔玻璃球的制备方法为：

5、a1、将硅酸钠溶于去离子水中，搅拌状态下滴入20％稀硫酸至溶液ph为7，静置至溶液中逐渐出现凝胶状物质，抽滤、洗涤，直到无so42-为止，抽干得到产物a；

6、a2、在碳酸氢铵溶液中加入7％质量分数的聚乙烯醇和聚乙二醇，搅拌均匀后加入硝酸铝溶液，继续搅拌，反应20-40min，优选为30min，得到混合液；

7、a3、将步骤a1制备得到的产物a、步骤a2得到的混合液、玻璃粉和碳酸氢钠混合均匀后制成小球，在65-80℃放置36-45h，优选为75℃放置42h，然后在750-850℃下恒温焙烧8-12min，优选为800℃下恒温焙烧10min，冷却至室温，放入水中浸泡，调节溶液ph为5-7，去离子水洗涤、干燥后得到al2o3/多孔玻璃球。

8、进一步地，所述改性聚苯乙烯的制备方法为：将苯乙烯与2-乙烯基吡啶混合均匀后加入过氧化二苯甲酰，升高温度至125-135℃，反应4-6h即得；优选为升高温度至130℃，反应5h。

9、进一步地，所述多孔陶瓷纤维的制备方法为：

10、b1、将正硅酸乙酯、蒸馏水、无水乙醇和1mol/l稀盐酸混合得到澄清的硅溶液；

11、b2、将烘干处理后的铝硅酸盐纤维和催化剂加入到步骤b1制备的硅溶液中并搅拌40-60min优选为50min，得到浆料；其中催化剂为磷酸钠；

12、b3、对步骤b2得到的浆料进行过滤，过滤完成后进行超声振动，待粘结剂凝胶后进行干燥，干燥过后烧结得到多孔陶瓷纤维。

13、进一步地，在步骤a2中，碳酸氢铵溶液的制备方法为：以乙醇为溶剂加入碳酸氢铵，混合均匀后得到碳酸氢铵溶液；硝酸铝溶液的制备方法为：以蒸馏水为溶剂加入硝酸铝，混合均匀后得到硝酸铝溶液。

14、本发明还提供一种电解槽用复合蛭石保温砖的制备方法，包括如下步骤：

15、c1、将al2o3/多孔玻璃球与保温炭黑溶液混合后，向其中加入多孔陶瓷纤维和改性聚苯乙烯，混合均匀，得到混合物；

16、c2、将步骤c1得到的混合物加热加压后转移至反应釜中并通入co2除去装置内的空气，升高温度至120-150℃优选为130℃，设定釜内压力为6-10mpa，时间设定为25-35s，保压8-12s，减压2-4s，得到产物b，优选为釜内压力为8mpa，时间设定为30s，保压10s，减压3s；

17、c3、将高岭土、轻质耐火黏砖、粘土砖粉、蛭石粉和步骤c2得到的产物b输送到混合搅拌机，混合均匀后送至存料仓；

18、c4、将存料仓中混合好的原料输送至压砖机内成型；

19、c5、将步骤c4压制成型的砖烘干后经成品拣选、检验合格入库。

20、进一步地，在步骤c4中，压砖机的压力为80-95吨，优选为90吨；

21、进一步地，在步骤c5中烘干的条件为：300-600℃烘干24-36h；优选为500℃烘干32h。

22、本发明具有如下有益效果：

23、与现有技术相比，本发明在制备过程中引入了al2o3/多孔玻璃球，一方面多孔玻璃球含有大量的空气具有优异的隔热性，另一方面纳米氧化铝的加入能够有效提高制备材料的强度以及抗磨损、耐高温性、耐化学性；同时还引入了多孔陶瓷纤维，通过纤维间的互相搭接形成特殊的三维网络结构，能够赋予材料低密度、低导热；改性聚苯乙烯的引入则能够与原料中含有羟基等官能团的物质之间形成氢键作用，有效防止在混合过程中物质的团聚，促进物质的分散；同时保温炭黑的引入则能够有效防止空气流动，起到很好的保温作用。

技术特征：

1.一种电解槽用复合蛭石保温砖，其特征在于，由以下重量份的原料烧制而成：高岭土50-60份，轻质耐火粘土10-15份，粘土砖粉12-20份，蛭石粉6-10份，al2o3/多孔玻璃球8-12份，改性聚苯乙烯8-12份，多孔陶瓷纤维6-9份。

2.根据权利要求1所述的一种电解槽用复合蛭石保温砖，其特征在于，所述al2o3/多孔玻璃球的制备方法为：

3.根据权利要求1所述的一种电解槽用复合蛭石保温砖，其特征在于，所述改性聚苯乙烯的制备方法为：将苯乙烯与2-乙烯基吡啶混合均匀后加入过氧化二苯甲酰，升高温度至125-135℃，反应4-6h即得。

4.根据权利要求1所述的一种电解槽用复合蛭石保温砖，其特征在于，所述多孔陶瓷纤维的制备方法为：

5.根据权利要求2所述的一种电解槽用复合蛭石保温砖，其特征在于，在步骤a2中，碳酸氢铵溶液的制备方法为：以乙醇为溶剂加入碳酸氢铵，混合均匀后得到碳酸氢铵溶液；硝酸铝溶液的制备方法为：以蒸馏水为溶剂加入硝酸铝，混合均匀后得到硝酸铝溶液。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种电解槽用复合蛭石保温砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种电解槽用复合蛭石保温砖的制备方法，其特征在于，在步骤c4中，压砖机的压力为80-95吨。

8.根据权利要求6所述的一种电解槽用复合蛭石保温砖的制备方法，其特征在于，在步骤c5中烘干的条件为：300-600℃烘干24-36h。

技术总结本发明属于耐火材料技术领域，具体为一种电解槽用复合蛭石保温砖及其制备方法。以高岭土、轻质耐火粘土、粘土砖粉、蛭石粉、Al2O3/多孔玻璃球、改性聚苯乙烯和多孔陶瓷纤维为原料制备而成，制备所得保温砖的体积密度相对较小，常温耐压强度较大，加热永久线变化较小，导热系数相对较小，保温效果相对较好，同时具有较强的抗冰晶石的侵蚀性能。技术研发人员：吕风雷,苗云,卢爱君,吕科利,毋济祥,孔莎莎,李传奇,周丰兵,孔火箭,王备战受保护的技术使用者：济源市涟源炉业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1