耐火澆注料
鋁電解槽用防滲料效果怎麼樣?
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鋁電解槽用防滲料效果怎麼樣?

發布時間:2021/12/28 17:04:23
鋁電解槽耐火材料配置:由鋁電解槽底向上、矽鈣板、輕質隔熱磚、幹式防滲料、輕質澆注料或保溫磚、致密耐火澆注料、碳質搗打料、氮化矽結合碳化矽磚、碳化矽搗打料。



近幾年來,鋁電解槽陽極電流密度逐漸降低,加強槽底耐火絕緣尤為重要。新式電解槽的底部為兩層耐火材料。
高層,隔熱層(一般為耐火磚或複合隔熱材料);
低溫絕熱層(一般為矽藻土磚和隔熱板)。
在鋁電解槽側壁材料中,氮化矽與碳磚結合使用,取代了碳磚。盡管氮化矽結合碳化矽材料中的碳化矽能在高溫下與氧反應生成二氧化矽,但表麵多生成這種氧化矽薄膜,可防止碳化矽材料的持續氧化。此外,以氮化矽為基材,具有良好的抗氧化性,並能極大地延長鋁電解槽的使用壽命。

底麵采用保溫磚、矽酸鈣板等幹防滲材料。
(1)輕質保溫磚(2)粘土磚(1)粘土磚(2)相鄰兩塊之間的豎向縫:幹砌、濕砌(細縫)、側炭塊與粘土磚接觸麵(1)水平縫、垂直縫。
鋁電解槽內襯碳磚是典型的矩形鋼外殼。該電解槽中碳的陽極是懸置在其上的一個碳陽極。金屬鋁熔體在槽底陰極上沉積電解還原。陽極釋放氧氣與碳陽極反應,產生CO和CO2。槽內電解質與鋁處於熔化狀態,隔一定時間從槽中排出鋁液,並在槽中加入一定量的Al2O3和冰晶石(3NaF.AlF3)等。電解液溫度900~1000℃。
鋁熔液接觸點使用情況(爐底、下壁、扒渣斜坡區)金屬熔液的侵蝕與滲透性:剛玉相長。
渣蝕與化學侵蝕:助熔劑、變質劑、鹽的侵蝕,所添加助熔劑一般含Nacl、Kcl、冰晶石,上述鹽類會降低耐火材料的耐火性,導致鋁水滲入爐襯材料。
機械破壞.

爐體急冷性和急熱性破壞。
4Al(l)+3SiO2(s)=>2Al2O3(剛玉結瘤)+3Si(l)
Mg+SiO2=>2MgO+Si(增矽)
上述反應將導致剛玉結瘤的生成,從而形成不可清除的掛渣、侵蝕掛渣過程所產生的體積。
發生膨脹會引起爐襯材料脫落,整體壽命將大大降低,存在生產安全隱患,同時也會引起鋁水增矽。

鋁電解耐火材料
(1)陽極惰性物質。
合金型陽極材料,其導電性能和強度均較好,但在抗氧化、耐腐蝕、汙染等方麵還不能滿足要求。金瓷型陽極材料,由於金屬導電性能好,氧化物陶瓷的抗氧化性能好,兩者複合而成,既有利於強度,又能克服脆性,但耐蝕性還存在。Alcoa對金屬陶瓷惰性陽極進行了研究,比較長使用時間是12.5d(300h),他們希望這種惰性陽極的壽命能達到6個月。
(2)正極材料。
碳磚是鋁電解陰極。Al液會與碳反應產生Al4C3,Al液與碳槽底部的陰極潤濕不良;結果Al液在槽底沉積了一些不導電的物質,導致電壓降增大,耗電增加。TiB2的導電性能、抗Al液與冰晶石的腐蝕能力較強,對Al溶液進行潤濕處理,適合作鋁電解陰極材料。
(3)側壁材料
鋁電解槽側壁使用碳磚。碳磚側壁損壞,影響電解槽的正常運行,縮短電解槽壽命。鋁電解槽側壁采用Si3N4結合碳化矽磚砌築而成,既可防止滲液與冰晶石的侵蝕,又可使邊壁無氧化層,又有電阻
(4)碳槽底部有防止電解質滲入的阻隔層。
電解質中氮F等液體和蒸汽可通過槽底的碳質陰極向下滲透進入隔熱層。保溫層滲透到碳陰極中,熱導率增加,碳質陰極溫度下降,當其溫度下降到850℃以下時,NaF在碳質陰極中結晶,造成碳磚膨脹、破壞。為了確保碳陰極溫度超過850℃,必須在碳陰極與絕熱材料之間鋪上一層防滲料,使碳陰極的溫度保持在850℃以上,同時NaF等不能滲透到隔熱層。
C研究結果[20:當Al2O3-SiO2材料防滲劑中Al2O3與SiO2的質量比>0.9時,在NaF和Al2O3-SiO2料反應生成霞石(NaAlSiO4熔點1520℃),從而堵塞了它的氣孔,這樣,就能阻止滲入NaF。
幹防滲料的性能:w(Al2O3+SiO2)=90%,耐火度1650℃,搗實密度1.92~2.08g.cm-3,其熱導率(800℃)在0.49~0.50W之間。電解質反應率為9.2%~11%。
什麼因素影響鋁電解耐火材料內襯壽命?
經統計分析,國外大型預焙陽極鋁電解槽平均壽命為5年(1800天),平均使用壽命在2190~2820天之間的法國彼施涅公司180kA電解槽,但國內大型預焙陽極鋁陰極襯層的使用壽命在1500天以下,與國外相比存在一定的差距。電解槽退火、開爐需要投入大量人力和資金。所以,延長電解槽齡,對於提高電解槽生產的各項經濟技術指標,增加產量,降低電解鋁成本具有重要作用。

哪些因素會影響鋁電解槽的壽命?
影響槽體使用壽命的因素有很多,例如:襯板結構設計、施工質量、襯材性能、電解槽焙燒起動質量(見圖1),其主要因素是陰極襯板設計、電解槽操作及砌築方法。電解操作包括焙燒起動和日常運行兩個方麵,這些因素對槽壽命的影響約為90%左右,所以除了良好的陰極襯裏設計外,還要注意焙燒起動和後天日常操作。

鋁電解槽防滲澆注料
抗滲型澆注料具有強度高、熱導率低、抗滲透性強等特點,可防止鋁液與電解質的滲入、腐蝕,接著延長電解槽的使用壽命,防止電解質進入耐火隔熱層,使其熱導率增加,導致電解槽耗電增加,使用時可與電解液中的堿金屬離子發生反應,形成阻隔,進而達到防滲目的。該防滲料施工方便,且無需烘烤就能快速升溫,可在電解槽底上用來代替耐火磚AI2O3層做抗滲層,鋁質爐底防滲層(即為砌磚或澆注作業層下部的澆注),以防止鋁液熔融滲入。或其它顏色的爐子底部防滲層。
與普通澆注料相比,防滲澆注料提高了中溫強度和荷重軟化溫度,降低了熱導率,且具有良好的熱穩定性,它具有抗滲透、抗腐蝕、抗衝擊、耐磨損、機械強度高、爐體結構完整、氣密性好於耐火磚砌爐,延展爐齡,節約修爐費,顯出經濟效益等特點。主要應用於電站、鍋爐、熔鑄爐、加熱爐、均熱爐、熱處理爐及感應爐等爐襯的不同部位選擇。

鋁電解槽幹防滲材料
化學防滲料又稱防滲、澆灌料,也叫防滲澆灌料。它本身並非無法滲透,但可以與滲入的電解質成分進行化學反應,從而在原地形成幹燥的隔板,從而防止電解質向下滲透;也就是,在同氟化物發生反應後,會產生不透水的固態或玻璃狀層。這種性質的材料包括一組含有矽酸鈣或鈣矽酸鋁的礦物,當這些礦物中的某些同氟元素在900℃條件下發生反應時,所生成的反應物均為固體化合物,因而熔鹽相幹燥。本產品具有良好的幹粉防滲效果,在降低電耗、降低造爐成本、延長槽體使用壽命方麵發揮作用。
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