铝电解槽用防渗料效果怎么样？

发布时间：2021/12/28 17:04:23

铝电解槽耐火材料配置：由铝电解槽底向上、硅钙板、轻质隔热砖、干式防渗料、轻质浇注料或保温砖、致密耐火浇注料、碳质捣打料、氮化硅结合碳化硅砖、碳化硅捣打料。

近几年来，铝电解槽阳极电流密度逐渐降低，加强槽底耐火绝缘尤为重要。新式电解槽的底部为两层耐火材料。

高层，隔热层(一般为耐火砖或复合隔热材料)；

低温绝热层(一般为硅藻土砖和隔热板)。

在铝电解槽侧壁材料中，氮化硅与碳砖结合使用，取代了碳砖。尽管氮化硅结合碳化硅材料中的碳化硅能在高温下与氧反应生成二氧化硅，但表面多生成这种氧化硅薄膜，可防止碳化硅材料的持续氧化。此外，以氮化硅为基材，具有良好的抗氧化性，并能极大地延长铝电解槽的使用寿命。

底面采用保温砖、硅酸钙板等干防渗材料。

(1)轻质保温砖(2)粘土砖(1)粘土砖(2)相邻两块之间的竖向缝：干砌、湿砌(细缝)、侧炭块与粘土砖接触面(1)水平缝、垂直缝。

铝电解槽内衬碳砖是典型的矩形钢外壳。该电解槽中碳的阳极是悬置在其上的一个碳阳极。金属铝熔体在槽底阴极上沉积电解还原。阳极释放氧气与碳阳极反应，产生CO和CO2。槽内电解质与铝处于熔化状态，隔一定时间从槽中排出铝液，并在槽中加入一定量的Al2O3和冰晶石(3NaF.AlF3)等。电解液温度900~1000℃。

铝熔液接触点使用情况(炉底、下壁、扒渣斜坡区)金属熔液的侵蚀与渗透性：刚玉相长。

渣蚀与化学侵蚀：助熔剂、变质剂、盐的侵蚀，所添加助熔剂一般含Nacl、Kcl、冰晶石，上述盐类会降低耐火材料的耐火性，导致铝水渗入炉衬材料。

机械破坏.

炉体急冷性和急热性破坏。

4Al(l)+3SiO2(s)=>2Al2O3(刚玉结瘤)+3Si(l)

Mg+SiO2=>2MgO+Si(增硅)

上述反应将导致刚玉结瘤的生成，从而形成不可清除的挂渣、侵蚀挂渣过程所产生的体积。

发生膨胀会引起炉衬材料脱落，整体寿命将大大降低，存在生产安全隐患，同时也会引起铝水增硅。

铝电解耐火材料

(1)阳极惰性物质。

合金型阳极材料，其导电性能和强度均较好，但在抗氧化、耐腐蚀、污染等方面还不能满足要求。金瓷型阳极材料，由于金属导电性能好，氧化物陶瓷的抗氧化性能好，两者复合而成，既有利于强度，又能克服脆性，但耐蚀性还存在。Alcoa对金属陶瓷惰性阳极进行了研究，比较长使用时间是12.5d(300h)，他们希望这种惰性阳极的寿命能达到6个月。

(2)正极材料。

碳砖是铝电解阴极。Al液会与碳反应产生Al4C3,Al液与碳槽底部的阴极润湿不良；结果Al液在槽底沉积了一些不导电的物质，导致电压降增大，耗电增加。TiB2的导电性能、抗Al液与冰晶石的腐蚀能力较强，对Al溶液进行润湿处理，适合作铝电解阴极材料。

(3)侧壁材料

铝电解槽侧壁使用碳砖。碳砖侧壁损坏，影响电解槽的正常运行，缩短电解槽寿命。铝电解槽侧壁采用Si3N4结合碳化硅砖砌筑而成，既可防止渗液与冰晶石的侵蚀，又可使边壁无氧化层，又有电阻

(4)碳槽底部有防止电解质渗入的阻隔层。

电解质中氮F等液体和蒸汽可通过槽底的碳质阴极向下渗透进入隔热层。保温层渗透到碳阴极中，热导率增加，碳质阴极温度下降，当其温度下降到850℃以下时，NaF在碳质阴极中结晶，造成碳砖膨胀、破坏。为了确保碳阴极温度超过850℃，必须在碳阴极与绝热材料之间铺上一层防渗料，使碳阴极的温度保持在850℃以上，同时NaF等不能渗透到隔热层。

C研究结果[20：当Al2O3-SiO2材料防渗剂中Al2O3与SiO2的质量比>0.9时，在NaF和Al2O3-SiO2料反应生成霞石(NaAlSiO4熔点1520℃)，从而堵塞了它的气孔，这样，就能阻止渗入NaF。

干防渗料的性能：w(Al2O3+SiO2)=90%，耐火度1650℃，捣实密度1.92~2.08g.cm-3，其热导率(800℃)在0.49~0.50W之间。电解质反应率为9.2%~11%。

什么因素影响铝电解耐火材料内衬寿命？

经统计分析，国外大型预焙阳极铝电解槽平均寿命为5年(1800天)，平均使用寿命在2190~2820天之间的法国彼施涅公司180kA电解槽，但国内大型预焙阳极铝阴极衬层的使用寿命在1500天以下，与国外相比存在一定的差距。电解槽退火、开炉需要投入大量人力和资金。所以，延长电解槽龄，对于提高电解槽生产的各项经济技术指标，增加产量，降低电解铝成本具有重要作用。

哪些因素会影响铝电解槽的寿命？

影响槽体使用寿命的因素有很多，例如：衬板结构设计、施工质量、衬材性能、电解槽焙烧起动质量(见图1)，其主要因素是阴极衬板设计、电解槽操作及砌筑方法。电解操作包括焙烧起动和日常运行两个方面，这些因素对槽寿命的影响约为90%左右，所以除了良好的阴极衬里设计外，还要注意焙烧起动和后天日常操作。

铝电解槽防渗浇注料

抗渗型浇注料具有强度高、热导率低、抗渗透性强等特点，可防止铝液与电解质的渗入、腐蚀，接着延长电解槽的使用寿命，防止电解质进入耐火隔热层，使其热导率增加，导致电解槽耗电增加，使用时可与电解液中的碱金属离子发生反应，形成阻隔，进而达到防渗目的。该防渗料施工方便，且无需烘烤就能快速升温，可在电解槽底上用来代替耐火砖AI2O3层做抗渗层，铝质炉底防渗层(即为砌砖或浇注作业层下部的浇注)，以防止铝液熔融渗入。或其它颜色的炉子底部防渗层。

与普通浇注料相比，防渗浇注料提高了中温强度和荷重软化温度，降低了热导率，且具有良好的热稳定性，它具有抗渗透、抗腐蚀、抗冲击、耐磨损、机械强度高、炉体结构完整、气密性好于耐火砖砌炉，延展炉龄，节约修炉费，显出经济效益等特点。主要应用于电站、锅炉、熔铸炉、加热炉、均热炉、热处理炉及感应炉等炉衬的不同部位选择。

铝电解槽干防渗材料

化学防渗料又称防渗、浇灌料，也叫防渗浇灌料。它本身并非无法渗透，但可以与渗入的电解质成分进行化学反应，从而在原地形成干燥的隔板，从而防止电解质向下渗透；也就是，在同氟化物发生反应后，会产生不透水的固态或玻璃状层。这种性质的材料包括一组含有硅酸钙或钙硅酸铝的矿物，当这些矿物中的某些同氟元素在900℃条件下发生反应时，所生成的反应物均为固体化合物，因而熔盐相干燥。本产品具有良好的干粉防渗效果，在降低电耗、降低造炉成本、延长槽体使用寿命方面发挥作用。