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鋁電解槽用耐火材料

作者:耐火澆注料 時間:2019-07-14 13:27   

        鋁電解槽即是電解裝置,又是高溫冶金設備。電解槽的形式很多,單基本構造是一緻的,應用較廣泛的是密閉式自焙陽極電解槽。爐體的基本構造示意圖如下圖所示。

鋁電解槽結構示意圖

1-非工作層;2-陰極導體;3-槽底炭磚;4-槽壁炭磚;5-鋁液;6-電解質;7-AL2O3:8石墨電極

        鋁電解采用冰晶石(Na·ALF6)、氟化锂(LiF)等溶液為電解質,将AL2O3加入電解槽,通電熔化。雖然AL2O3熔點為2050℃,但在氟化鹽熔體中可降至970℃左右。在電場力的作用下,AL2O3電離,AL在陰極聚集,可用真空泵吸入鋁水罐送去進一步處理和鑄錠,陽極放出的氧化炭陽極反應生成CO2或CO。電化學反應放出的熱量使電解質與鋁保持熔融狀态。電解槽内襯實際上即是導電材料,又是高溫耐火材料。

        根據上述特點,電解槽用耐火材料應能抵抗熔融氟化物的侵蝕,有良好的導電能力,少量或不含SIO2,以避免SIO2被金屬鋁還原,同時要求氣孔率低和緻密度高,以防鋁液滲透。

        過去,電解槽内襯一般采用緻密優質炭磚砌築,非工作層為高鋁磚砌築,絕熱層多采用輕質高鋁磚和耐火纖維制品,并用鋼殼體固定。但因碳與鈉反應形成新化合物,使磚襯結構松弛,強度降低,磚襯出現裂縫。随後電解質和鋁液沿裂縫滲入,在高溫下鋁會與碳反應生成AL4G3,AL4G3與碳結合松散,從而使裂縫擴展,導緻電解槽槽殼變形基内襯的嚴重蝕損而縮短使用壽命。因此,目前電解槽槽底陰極材料開始采用導電能力高,抗侵蝕性能更優的石墨制品。由于TIB2在導熱性,抗鋁液與冰晶石的侵蝕性都很好,與鋁液潤濕性也好,有試驗報道在槽底炭塊上覆蓋一層TIB2塗層後,可降低電耗,延長電解槽使用壽命。電解槽側牆炭磚的缺點是抗氧化性能差,強度低。為使側牆不氧化,又具有較大的電阻,并能抗鋁液和冰晶石的侵蝕,現在鋁電解槽側牆已采用氮化矽結合碳化矽磚。采用這種磚砌築後,不僅延長了電解槽壽命,減少了漏電,降低了電耗,還可減少原來側牆的厚度,增加電解槽的容積。

        在電解鋁的生産過程中,電解質中的NaF等液體與蒸氣能通過槽底碳質陰極滲入到下面隔熱層中,隔熱層滲入NaF等後,熱導率增大,碳質陰極溫度就會降低,若其溫度降至850℃以下,NaF就會在碳質陰極内結晶,使炭磚鼓脹、破壞。為保證碳質陰極内溫度在850℃以上,其辦法就是在碳陰極與隔熱材料之間鋪一層防滲料,使NaF等不能滲入到隔熱層,又具有良好的保溫性能。國内外幹式防滲料的理化指标件下表。有研究表明,當AL2O3-SIO2材料中AL2O3與SIO2的質量比大于0.9時,由于NaF會與AL2O3-SIO2料反應産生霞石,堵塞其氣孔,從而阻止了NaF等的滲透。

        以上内容由耐火澆注料廠家瑞誠耐火材料整理編輯,了解更多 耐火磚 澆注料 耐火澆注料 高鋁澆注料 耐火可塑料 等信息請登錄:juhua584852.cn.我們将竭誠為您服務!