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防渗透浇注料和干式防渗料在铝电解槽的应用选择

发布日期: 2018-03-12 09:30:53    阅读量(902)    作者:

金属铝一般采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产,其主要设备是铝电解槽,内衬由炭砖、耐火砖和保温砖等材料砌筑。在电解铝生产过程中,槽衬受到冰晶石侵蚀、Na与NaF 的蒸汽和铝液体通过炭砖砖缝向侧壁耐火砖、保温砖渗透,通过槽底炭质阴极渗入到隔热层,致使铝电解槽寿命降低。为此,开发了侧壁用防渗透浇注料和槽底用干式防渗料。

电解槽的设计和选材,应确保炭阴极材料内部的温度大于850℃,因为NaF在850℃以下会结晶,引起炭阴极体积膨胀和炭砖鼓胀,降低其使用寿命。其办法是选用良好的保温砖作隔热层,同时在炭砖与隔热层之间用防渗料作阻挡层,防止NaF等有害物质的渗透。 防渗料的选用原则是m(Al2O3 )/m( SiO2)大于0.9,就能抑制Na和NaF的渗透。因为渗入的Na与NaF能与Al2O3 -SiO2质耐火材料反应生成霞石(Na2O·Al2O3·2SiO2)从而堵塞气孔,阻止Na和NaF的继续渗透。

防渗透浇注料采用黏土熟料作耐火骨料,三级矾土熟料作耐火粉料,添加超微粉,用CA-50水泥作结合剂,并加分散剂和硅质或长石类防渗剂。其主要性能:Al2O4 4%,SiO2 49%,体积密度≥2.23g/cm3,110℃和1000℃烧后耐压强度分别为40MPa和70MPa,1000℃烧后线变化< -0.3%,350°C热导率约为0.55W/(m·K)。该料用于铝电解槽侧壁炭砖和隔热层之间,可阻止Na和NaF等物质的渗透,也保护了隔热层。

干式防渗料临界粒径3mm,骨粉料质量比约为6:4,直接铺在槽底隔热层上,厚度为 100~150mm。该料主要性能,见表1。渗透深度测定:将干式防渗料300g装进石墨坩埚内,加压振动5min,测定振实料高度H1,然后装进高分子比的冰晶石200g,密封坩埚, 在电炉内加热到950℃、保温时间为96h。密封坩埚随炉自然降温到室温,取出坩埚,切开剖面观察分析,并测量防渗料与冰晶石反应后的剩余高度H2,计算出渗透深度(H1-H2), 实质为反应层的高度,即为该料的抗渗透性。

表1干式防渗料的性能

干式防渗料的性能
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