本发明专利技术公开了一种含硅添加剂的微膨胀、低收缩铝电解用炭间糊及其制备方法，属于铝电解用炭素材料领域。它包括如下重量份数的组分：骨料基体80～85份，复合粘结剂15～20份，含硅添加剂0.1份～6份。通过本发明专利技术的配方和工艺得到的铝电解用炭间糊，具有极低的膨胀/收缩率和极高的耐压强度，其中膨胀/收缩率能够达到国外铝电解槽的技术要求（小于0.2%），有利于铝电解槽寿命的延长。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铝电解用炭素材料领域，特别涉及一种含硅添加剂的微膨胀、低收缩 铝电解用炭间糊及其制备方法。
技术介绍
铝电解用阴极材料主要由阴极炭块和阴极糊组成，其性能直接影响着铝电解槽的 运行效率和经济效益，随着400~500KA大型电解槽的广泛应用，电解铝企业对铝用阴极材 料的性能提出了更高的要求。从普通的无定型阴极炭块、石墨质阴极炭块到目前大规模使 用的石墨化阴极炭块，阴极炭块的性能已经得到很大的提高，而与阴极炭块配套使用的阴 极糊，已成为铝电解槽内衬的薄弱环节。 阴极糊按照使用位置的不同可分为钢棒糊、周围糊以及炭间糊，其中炭间糊是铝 电解槽砌筑时填充阴极炭块与炭块之间缝隙的炭素材料，其主要作用为在电解槽焙烧启动 过程中形成致密的槽体结构，维持均匀的电流和温度场分布，阻碍高温铝液和电解质的渗 透，并吸收阴极炭块的热膨胀及电解质溶液渗透产生的钠膨胀。当炭间糊的膨胀/收缩率 较差时，会导致其与阴极炭块之间收缩/膨胀不同步且强度下降，易形成孔隙、裂纹和夹层 等缺陷，成为电解液和铝液的渗入通道。相关统计表明，由于电解质溶液和铝液渗透进入阴 极炭块间缝隙造成电解槽早期破损的比例高达82%，而电解槽作为铝电解的核心装备，其使 用寿命的长短直接影响着电解铝的生产成本及原铝产量，由此可见，炭间糊的膨胀/收缩 率对铝电解工业具有十分重要的意义。目前国内阴极糊研究多集中于耐压强度、体积密度、电阻率等常规指标，涉及到膨 胀/收缩率问题的研究较少。其中中国专利CN101608319B公开了一种低收缩率阴极糊料， 以电煅煤、沥青焦、人造石墨为骨料，改质沥青和杂酚油为粘结剂制备阴极糊，但此专利未 涉及到含硅添加剂的应用，且该阴极糊料的膨胀/收缩率为1. 24%，未达到YS/T65-2012标 准中膨胀/收缩率< 〇. 95%的要求。因此，开发符合标准规定的微膨胀、低收缩炭间糊对铝 电解工业具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含硅添加剂的微膨胀、低收缩铝电解用炭间糊及其制备 方法，以降低炭间糊粘结剂在结焦期的膨胀率以及恒温阶段的收缩率，进而改善炭间糊的 膨胀/收缩率，能够有效阻碍电解质和铝液的渗透，降低铝电解槽的早期破损率。 本专利技术的技术方案： 一种含硅添加剂的微膨胀低收缩铝电解用炭间糊，其组分和重量份数为： 骨料基体80~85份，复合粘结剂15~20份，含硅添加剂0. 1份~6份。 所述的复合粘结剂为改质沥青或中温沥青混合煤焦油或蒽油，其中改质沥青或中 温沥青的质量份数为43~49份，煤焦油或蒽油的质量份数为51~57份。 所述的含硅添加剂为硅粉、碳化硅、二氧化硅、氮化硅、硅烷中的一种或多种。 所述的骨料基体由三种骨料组成，，一种是冶金焦、电煅煤或两者混合物，优选为 电煅煤，占骨料基体总重量的22~28%，一种是石油焦、沥青焦或两者混合物，优选为沥青 焦，占骨料基体总重量的25~31%，一种是生碎或熟碎，占骨料基体总重量的44~50%。 所述的冶金焦或电煅煤的粒度小于5mm，设有5~3mm、3~1mm、1~0. 074mm、小 于0. 074mm四个粒度区间，分别占冶金焦或电煅煤重量的18~24%、28~34%、31~37%、 11 ~17%〇 所述的石油焦或沥青焦的粒度为粉料，其要求为粒度小于〇. 〇74_的粉料质量大 于总粉料添加量的47%。 所述的生碎、熟碎的粒度小于4. 5mm，其中颗粒状的质量份数为82~88份，粉料的 质量份数为12~18份。 所述的生碎或熟碎粉料的要求为粒度小于0. 074_粉料占总粉料添加量比例大 于 47%。 一种含硅添加剂的微膨胀低收缩铝电解用炭间糊的制备方法，包括如下步骤： 1) 干混：按配比将骨料基体投入混捏机中进行混匀，混捏温度为50~150°C，混捏时间 为0· 1~lh; 2) 制备复合粘结剂：按配比将粘结剂加入至反应器中进行加热，加热温度为100~ 180°C，加热时间为0. 5~2h;待其中的固体粘结剂完全溶化后，将加热温度下调至80~ 160°C，并通过电动搅拌器进行混匀； 3) 加入添加剂：待复合粘结剂混合均匀时，将含硅添加剂通过振动给料机加入，并采用 电动搅拌器充分搅拌，直至完全混匀； 4) 湿混：将步骤2)、3)制备的复合粘结剂投入混捏机中，与预先加入的骨料基体进行 充分混匀，混捏温度为70~130 °C，混捏时间为0. 1~lh; 5) 出料：混捏完成后，出料，待制备炭间糊冷却后，密封存放。 采用本专利技术的技术方案后，与现有技术相比具有以下有益效果： 1)显著降低了炭间糊的膨胀/收缩率，恒温前后的膨胀/收缩率最低仅为0.11%、 0. 15%，远低于YS/T65-2012标准中规定的0. 85%、0. 95%，其中恒温后的焙烧收缩率满足国 外电解铝厂的技术要求，达到国外先进水平（< 〇. 2%)，对于提高铝电解槽的寿命具有重要 的现实意义。 2)含硅添加剂的加入对炭间糊的电阻率、体积密度等常规指标无不良影响，能够 大幅度提尚炭间糊的耐压强度，增幅最尚达到30%左右。 3)选用的含硅添加剂添加量少，价格低廉，来源广泛，对后续的电解过程无不良影 响。本专利技术简单易行、材料来源广泛、成本低廉，使用效果好。【具体实施方式】 以下将通过实施例来进一步详细阐述本专利技术，但是本专利技术的保护范围并不受这些 实施例所限制。 生碎，是铝用碳素材料成型后经质量检查不合格的生坯，将生碎高温煅烧后即为 熟碎。 实施例1 一种含硅添加剂的微膨胀、低收缩铝电解用炭间糊的组份如下： 骨料基体83份，复合粘结剂17份，二氧化硅0. 5份。 其中骨料基体的配比如下： 电煅煤粒度为5~3mm、3~1mm、1~0. 074mm、小于0. 074mm的物料分别为5份、8份、 9份、3份，沥青焦粉料28份，熟碎47份，其中粒度小于4. 5mm的熟碎40份，熟碎粉料7份 (粒度小于〇. 〇74mm粉料占总粉料比例50%)。 复合粘结剂的配比如下： 改质沥青46份，煤焦油54份。 具体制备方法如下： 1) 干混：按配比将电煅煤、沥青焦、熟碎投入混捏机中进行混勾，混捏温度为70°C，混 捏时间为25min; 2) 制备复合粘结剂：按配比先后将改质沥青和煤焦油加入至反应器中进行加热，加 热温度为140°C，加热时间为20min;待其中的固体粘结剂完全溶化后，将加热温度下调至 120°C，并通过电动搅拌器进行混匀； 3) 加入添加剂：待复合粘结剂混合均匀时，将二氧化硅通过振动给料机加入，并采用电 动搅拌器充分搅拌，直至完全混匀； 4) 湿混：将步骤2)、3)制备的复合粘结剂投入混捏机中，与预先加入的骨料基体进行 充分混匀，混捏温度为l〇〇°C，混捏时间为lOmin; 5) 出料：混捏完成后，出料，待制备炭间糊冷却后，密封存放。 制备炭间糊的性能指标如附表1所示。 实施例2 -种含硅添加剂的微膨胀、低收缩铝电解用炭间糊的组份如下： 骨料基体84份，复合粘结剂16份，二氧化硅3份。 其中骨料基体的配比如下： 电煅煤粒度为5~3mm、3~1mm、1~0. 074mm、小于0. 074mm的物料分别为5份、8份、9 份、3份，沥青焦粉料28份(粒度小于0. 074mm的粉料质本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含硅添加剂的微膨胀低收缩铝电解用炭间糊，其特征在于：所述的炭间糊的组分和重量份数为：骨料基体80～85份，复合粘结剂15～20份， 含硅添加剂0.1份～6份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姚桢，刘卫，张念炳，周军，梁寿喜，曹飞，张玲通，李忠勇，
申请(专利权)人：贵州师范大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52
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