鋁熔煉用耐火磚

 

鋁保溫爐分為槽形感應(yīng)爐、電阻加熱池式爐和煤氣膛式爐等。該類設(shè)備因工作溫度較低，一般用耐火磚等材料作襯體，也獲得了較高的使用壽命。（1）槽形感應(yīng)爐用耐火磚 該爐的襯體結(jié)構(gòu)為先靠爐殼鋪10mm厚的石棉板或耐火纖維氈，再砌筑黏土質(zhì)隔熱耐火磚或漂珠耐火磚作絕熱層；爐子的工作層和線圈周圍襯體普遍采用黏土質(zhì)耐火搗打料搗制，也可用黏土質(zhì)耐火澆注料現(xiàn)場澆灌。大型槽形感應(yīng)爐的工作層，也可用含量大于55%的高鋁耐火磚砌筑。（2）電阻加熱池式爐用耐火磚 該爐非工作層用黏土質(zhì)隔熱耐火磚、漂珠磚或隔熱板砌筑、也可用體積密度為0.8g/cm3的輕質(zhì)耐火澆注料整體澆灌；熔池工作層采用處巧含量約為80%的高鋁耐火磚砌筑，也可用體積密度為2.4 g/cm3的高鋁質(zhì)耐火澆注料澆灌。熔池以上部位的工作層一般用粘土磚或耐火澆注料預(yù)制塊砌筑，也可用高鋁質(zhì)耐火可塑料搗制。（3）煤氣膛式爐用耐火磚該爐由爐底、爐墻和爐頂組成?？蓡为毷褂茫瑸榱斯?jié)約能源，便于管理，也可與煉鋁反射爐聯(lián)合使用。其爐襯材質(zhì)為粘土磚和高鋁耐火磚。（4）鋁水罐用耐火磚鋁水罐是用于盛裝鋁液、運輸和澆鑄的熱工設(shè)備。該罐壁非工作層用黏土質(zhì)隔熱耐火磚砌筑，也可用體積密度為1.5 g/cm3的輕質(zhì)耐火澆注料澆灌。其工作層則用粘土磚或高鋁耐火磚砌筑，因為高鋁耐火磚價格比粘土磚高，所以沒要用得地方都用粘土磚。也可用氧化鋁空心球耐火澆注料整體澆灌；槽底采用高鋁耐火磚砌筑，或用剛玉質(zhì)耐火澆注料整體澆灌，其表面涂抹耐火涂抹料作保護層。鑄口因受鋁液的沖刷和侵蝕，一般用碳化硅磚、剛玉耐火磚或熔融石英磚砌筑。我國普遍用塞棒裝置控制鋁水罐鋁液的澆注。世界大多數(shù)采用滑動水口裝置節(jié)流鋁水罐鋁液?；瑒铀诘幕宕u用Al2O3含量為 90%的高鋁耐火磚或Zr2O3含量大于65%的鋯質(zhì)磚制作，使用前需涂珠石墨粉并進行預(yù)熱，以防止鋁液的滲透和冷凝?；宕u的使用壽命一般為10次左右。

氮化硅結(jié)合碳化硅磚在鋁電解槽的應(yīng)用

氮化硅結(jié)合碳化硅磚是使用碳化硅、硅粉另加結(jié)合劑成型后，在1350～1450℃經(jīng)氮化燒結(jié)成的耐火磚制品。氮化硅結(jié)合碳化硅磚的英文名稱為“silcon nitride bended silicon carbide brick”，分子表達式為si3N4-SiC。該產(chǎn)品的特點是：Si2N4以針狀或纖維狀結(jié)晶存在于SiC之間，具有良好的耐堿侵蝕性、抗熔融冰晶石潤濕性、抗氧化性、耐磨性、高導(dǎo)熱性、抗熱震性和低的導(dǎo)電性。

隨著鋁電解槽容量趨于大型化，鋁電解槽的熱收入相對增加，要維持電解槽的穩(wěn)定運行，須相應(yīng)增大鋁電解槽的散熱，建立新的能量平衡，保持穩(wěn)定的爐膛內(nèi)形和適當?shù)臓t幫形狀。提高槽側(cè)部的散熱性能是建立電解槽新一輪能量平衡、形成規(guī)整槽膛的有效途徑。氮化硅結(jié)合碳化硅磚的多項性能，特別是高導(dǎo)熱性能、低導(dǎo)電率、抗氧化性等，符合大型鋁電解槽技術(shù)對側(cè)部內(nèi)襯材料的使用要求，是大型槽側(cè)部砌筑的理想新材料。

鋁電解槽用碳化硅磚

現(xiàn)代鋁電解槽的側(cè)壁用碳化硅磚砌筑，代替原來的邊部炭磚，其發(fā)展趨勢愈加猛烈。在鋁的正常電解過程中，有一層凝固的電解質(zhì)(邊部結(jié)殼)保護著側(cè)壁。但在陽效應(yīng)發(fā)生時，或者槽電壓不穩(wěn)定時，這層凝固的電解質(zhì)便會熔化。用碳化硅磚的導(dǎo)熱性良好，向外散熱量增多，因此側(cè)壁內(nèi)襯上電解質(zhì)結(jié)殼趨于穩(wěn)定，有利予生產(chǎn)過程。

鋁電解槽用碳化硅磚應(yīng)具有下列特性：

1、在側(cè)壁的頂部和背部，對于高溫500～600℃的空氣，具有很大的抗氧化能力。

2、對于高溫的950～970℃冰晶石熔液和鋁液有良好的抗腐蝕能力。

3、對于鋁濕潤不良。

4、具有良好的導(dǎo)熱能力和機械強度。

5、具有很大的電阻率，因此電流短路明顯減少。

碳化硅磚與傳統(tǒng)的邊部炭塊相比，有許多良的性能。它的主要點是抗氧化性能。此外，它具有良好的電阻率，可以防止經(jīng)側(cè)壁傳導(dǎo)電流的短路現(xiàn)象。而且它具有良好的導(dǎo)熱性能，側(cè)壁的厚度原來是350～480mm(包括邊部炭塊和耐火磚)，用碳化硅磚時可以減薄到85～115mm，因此經(jīng)側(cè)壁的散熱量增多，電解質(zhì)在側(cè)壁上凝固了，生產(chǎn)過程趨于穩(wěn)定，而且槽膛面積增大了，陽炭塊加長了，陽在槽膛內(nèi)的填充率增大，可使槽電流增大，鋁產(chǎn)量增多。

碳化硅磚中的黏結(jié)劑有多種：氮化硅、賽隆、氧氮碳化硅、硅碳氧化物等，它們決定著碳化硅磚的化學(xué)和物理性能，選用適當?shù)酿そY(jié)劑可獲得質(zhì)的碳化硅磚。

使用硅碳氧化物黏結(jié)劑時，可生成玻璃相，其中含有莫來石針狀物；使用氧氮碳化硅黏結(jié)劑時，可生成Si2ON2橋；使用氮化物黏結(jié)劑時生成Si3N4針狀物和纖維；而用碳化硅自黏結(jié)時，則生成SiC橋。

鋁電解槽用耐火磚及澆注料施工詳解 

鋁電解槽是實施鋁電解過程的主體設(shè)備。其重要組成部分包括鋁電解用碳陽、鋁電解用碳陰或鋁電解用惰性陽和鋁電解用惰性陰。為了延長鋁電解槽的使用壽命，要從多方面采取措施。在設(shè)計時通過計算，設(shè)計出強度高的槽殼，并使槽內(nèi)的熱場和磁場分布合理。建造時要采用高質(zhì)量的耐火磚和澆注料，并需要在耐火磚廠家的建議下進行施工。操作上要采用合適的焙燒和啟動方式，并建立平穩(wěn)的正常運行制度等。

1砌筑前應(yīng)具備下列條件1）電解車間和槽大修車間基本建成，達到能防雨防雪。車間內(nèi)的橋式起重機、組裝生產(chǎn)線和加熱炭素糊等設(shè)備安裝完畢，并能正常使用；2）有完整的壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)，施工時能保證不間斷地供應(yīng)壓縮空氣；3）電解車間至槽大修車間的運輸?shù)缆泛屯ㄓ嵲O(shè)施暢通無阻；4）槽下母線和槽殼安裝合格；5）陽炭塊組安裝（或陽注型）應(yīng)在電解槽上部結(jié)構(gòu)安裝工程全部完成，并經(jīng)試運轉(zhuǎn)合格；6）電解槽砌筑竣工后，能立即送電投產(chǎn)。若短時間內(nèi)不能投產(chǎn)，應(yīng)有完善的保護措施。7）電解槽砌筑所需的耐火磚和澆注料等材料準備妥善。

2槽底砌體的砌筑砌耐火磚前，根據(jù)槽殼底板的平整程度，確定砌筑槽底的基準點，并用水準儀將其均勻投設(shè)10點在槽殼側(cè)板上。然后，以此畫出槽底各磚層和水平控制線。砌筑時，沿耐火磚層線用卡具將畫好橫向耐火磚列線的掛線板固定在槽殼側(cè)板上，借助掛線錘在兩側(cè)掛線板拉線。砌磚系從槽中心向兩端進行，耐火磚縫厚度不大于2mm。隔熱制品為干砌，耐火磚縫內(nèi)填以耐火熟料粉或氧化銀粉，耐火粘土磚則為濕砌，砌體與下層的隔熱制品或填料層之間不鋪泥漿。耐火粘土磚與隔熱制品之間，或隔熱制品相互間，一般鋪以氧化鋁粉或粘土熟料粉。這不僅在施工中起到找平磚層，確保槽底表面水平的作用，而且在生產(chǎn)中還能防止鋁液向下滲透。因此，應(yīng)注意鋪平和密實。槽底砌體與槽殼間膨脹縫內(nèi)的耐火粘土熟料顆粒填料，應(yīng)隨砌筑進程逐層填實。槽底砌體砌完后，按槽殼側(cè)板上的水平控制線，拉線檢査砌體上表面的平整度，其誤差不應(yīng)大于5mm。

3側(cè)部耐火磚的砌筑和耐火澆注料的澆注電解槽的四周墻，現(xiàn)多為粘土磚（或高鋁磚）和隔熱制品砌筑而成，采用耐火澆注料的形式已很少見。砌磚時，根據(jù)槽底表面上所畫的側(cè)部墻的邊線拉線砌筑。陰棒之間的砌體可干砌。為便于陰棒受熱時膨脹和位移，砌體與陰棒之間應(yīng)有一定的間隙，內(nèi)填耐火粘土熟料顆粒、氧化鋁粉或耐火纖維毯。陰棒上部的砌體應(yīng)濕砌，耐火磚縫不大于2mm。為了搗打粗縫糊不致將砌體擠動，砌體外側(cè)應(yīng)緊貼槽殼。陰棒兩端的下面與槽底砌體之間如有空隙時，應(yīng)用耐火澆注料填實。當端墻為耐火澆注料時，宜先行澆注然后砌筑兩側(cè)耐火磚磚墻。澆注時，在陰炭塊的側(cè)部宜支設(shè)鋁制定型模板，并應(yīng)嚴格控制澆注料的加水量。

4側(cè)部炭塊的砌筑目前，由于電解槽的側(cè)部一般設(shè)置了很高的炭素槽幫，所以側(cè)部炭塊均為單層結(jié)構(gòu)。側(cè)部炭塊的砌筑，有干砌和用細縫糊砌筑兩種方法。砌筑前，炭塊按外形挑選，破損輕微的炭塊可用于端部；破損較重的可留作合門加工用。同時對相鄰炭塊間的接觸面，需預(yù)先用炭塊銑床銑平，達到表面平整，相鄰面垂直。并且，在側(cè)部炭塊與粗縫糊接觸的表面上，可加工出深3?5mm的條紋。砌筑時，從角部炭塊開始。炭塊應(yīng)緊貼槽殼或磚墻，每砌好一塊炭塊，用卡具將其固定在槽沿上，然后砌筑相鄰的炭塊。合門炭塊應(yīng)仔細加工，并從上部打入；若槽殼上有固定式槽沿板時，則合門炭塊經(jīng)仔細加工后，由側(cè)面打入。合門炭塊的位置，端部的設(shè)在中間，側(cè)部的則以選擇在靠近角部炭塊的第二塊為宜。當炭塊用細縫糊砌筑時，耐火磚縫厚度為1.5mm。細縫糊需預(yù)先加熱至60?70℃方可使用。在炭塊的接觸面各涂抹一層細縫糊，炭塊就位后，將撬棍插入炭塊的底部，使炭塊上下揉動兩次，同時用力使炭塊向已砌好的炭塊推壓，宜至垂直縫符合要求。側(cè)部炭塊與槽殼（或磚墻）間，宜填以氧化鋁粉。當采用干砌時，為了防止填料外泄，需預(yù)先將炭塊之間的縫隙用細縫糊抹嚴。除以上步驟外，鋁電解槽還需要對陽、陰進行施工和注型，這些工作需要在鋁電解槽施工過程中同步完成。

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