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        鋁電解槽用耐火材料分析介紹

        时间:2018-09-10     作者:凱瑞得窯爐【原创】   阅读

          

        鋁電解槽用耐火材料.jpg

            鋁電解槽通常為矩形鋼売,內襯灰磚。電解槽中懸有一炭陽極,其炭質槽底為陰極。鋁電解采用冰晶石、氟化鋁、氟化鋰等熔液為電解質,在970℃左右將Al2O3熔化,在電場力的作用下電離,電解還原出來的金屬鋁熔體沉積于槽底陰極,陽極放出的氧與炭陽極反應生成CO2或CO。電化學反應放出的熱量使電解槽與鋁保持熔融狀態,隔一定時間從槽內放出的鋁液,并向槽內加入一定量的氧化鋁與冰晶石電解溫度為900~1000℃。

            鋁電解槽陰極耐火材料主要要求是:要具有良好的導電性并能抗高溫下冰晶石,NaF和鋁液的侵蝕。在電解槽底工作層過去一般用炭塊砌筑。但因碳與鈉的反應形成新化合物,磚襯結構松弛,強度降低,炭塊出現裂縫。隨后電解質和鋁液沿裂縫滲入,在高溫下鋁與碳反應生成Al4C3。Al4C3與碳結合松散,從而使裂縫擴展,最終導致電解槽槽殼變形及內襯的嚴重蝕損而縮短使用壽命。因此,電解槽槽底陰極材料正由原來的無定形炭磚改為采用半石墨化炭磚或石墨化炭磚。

            鋁電解槽側墻內襯的損毀主要原因有:從鋼殼與磚襯間吸入空氣引起材料的氧化;高溫下冰晶石、NaF和鋁液的侵蝕;熔體流動造成的沖刷;溫度波動及熱膨脹引起熱應力。

            鋁電解槽的側墻過去一直沿用無定形炭塊、石墨炭塊等,這類材料最致命的缺點是抗氧化性能差,強度低。凱瑞得窯爐建議為了使側墻不氧化,又具有較大的電阻,側墻正朝著部分或全部采用SIC質材料方向發展。氮化硅結合的碳化硅磚應用最好。氮化硅結合的碳化硅磚,其具有優異的高溫力學性能、導熱性好,在內側易形成冷凝渣電阻率大,減少側壁的電流損失;材料不易被氧化;不與鋁液、冰晶石等熔體起反應;機械強度高,還可大大減少襯磚厚度,增加電解槽的容積,穩定操作。例如原來用炭磚時側墻厚度約200~400 mm,采用氮化硅結合的碳化硅磚后側墻厚度只要75 mm。

             在電解鋁生產中,Na與NaF的蒸氣和液體能通過槽底陰極材料滲人到下面隔熱層。隔熱層滲入NaF等后熱導率增加,電解槽熱效率降低,工作狀況惡化,直至槽子破損。陰極材料下面“阻擋層”即在陰極耐火材料與保溫材料間夾一層能阻止電解質滲透的材料,又具有良好的保溫性能。一種新型“阻擋層”材料干式防滲料目前得到了很好的應用。

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