铝熔炼用耐火砖

 

铝保温炉分为槽形感应炉、电阻加热池式炉和煤气膛式炉等。该类设备因工作温度较低，一般用耐火砖等材料作衬体，也获得了较高的使用寿命。（1）槽形感应炉用耐火砖 该炉的衬体结构为先靠炉壳铺10mm厚的石棉板或耐火纤维毡，再砌筑黏土质隔热耐火砖或漂珠耐火砖作绝热层；炉子的工作层和线圈周围衬体普遍采用黏土质耐火捣打料捣制，也可用黏土质耐火浇注料现场浇灌。大型槽形感应炉的工作层，也可用含量大于55%的高铝耐火砖砌筑。（2）电阻加热池式炉用耐火砖 该炉非工作层用黏土质隔热耐火砖、漂珠砖或隔热板砌筑、也可用体积密度为0.8g/cm3的轻质耐火浇注料整体浇灌；熔池工作层采用处巧含量约为80%的高铝耐火砖砌筑，也可用体积密度为2.4 g/cm3的高铝质耐火浇注料浇灌。熔池以上部位的工作层一般用粘土砖或耐火浇注料预制块砌筑，也可用高铝质耐火可塑料捣制。（3）煤气膛式炉用耐火砖该炉由炉底、炉墙和炉顶组成。可单独使用，为了节约能源，便于管理，也可与炼铝反射炉联合使用。其炉衬材质为粘土砖和高铝耐火砖。（4）铝水罐用耐火砖铝水罐是用于盛装铝液、运输和浇铸的热工设备。该罐壁非工作层用黏土质隔热耐火砖砌筑，也可用体积密度为1.5 g/cm3的轻质耐火浇注料浇灌。其工作层则用粘土砖或高铝耐火砖砌筑，因为高铝耐火砖价格比粘土砖高，所以没要用得地方都用粘土砖。也可用氧化铝空心球耐火浇注料整体浇灌；槽底采用高铝耐火砖砌筑，或用刚玉质耐火浇注料整体浇灌，其表面涂抹耐火涂抹料作保护层。铸口因受铝液的冲刷和侵蚀，一般用碳化硅砖、刚玉耐火砖或熔融石英砖砌筑。我国普遍用塞棒装置控制铝水罐铝液的浇注。世界大多数采用滑动水口装置节流铝水罐铝液。滑动水口的滑板砖用Al2O3含量为 90%的高铝耐火砖或Zr2O3含量大于65%的锆质砖制作，使用前需涂珠石墨粉并进行预热，以防止铝液的渗透和冷凝。滑板砖的使用寿命一般为10次左右。

氮化硅结合碳化硅砖在铝电解槽的应用

氮化硅结合碳化硅砖是使用碳化硅、硅粉另加结合剂成型后，在1350～1450℃经氮化烧结成的耐火砖制品。氮化硅结合碳化硅砖的英文名称为“silcon nitride bended silicon carbide brick”，分子表达式为si3N4-SiC。该产品的特点是：Si2N4以针状或纤维状结晶存在于SiC之间，具有良好的耐碱侵蚀性、抗熔融冰晶石润湿性、抗氧化性、耐磨性、高导热性、抗热震性和低的导电性。

随着铝电解槽容量趋于大型化，铝电解槽的热收入相对增加，要维持电解槽的稳定运行，须相应增大铝电解槽的散热，建立新的能量平衡，保持稳定的炉膛内形和适当的炉帮形状。提高槽侧部的散热性能是建立电解槽新一轮能量平衡、形成规整槽膛的有效途径。氮化硅结合碳化硅砖的多项性能，特别是高导热性能、低导电率、抗氧化性等，符合大型铝电解槽技术对侧部内衬材料的使用要求，是大型槽侧部砌筑的理想新材料。

铝电解槽用碳化硅砖

现代铝电解槽的侧壁用碳化硅砖砌筑，代替原来的边部炭砖，其发展趋势愈加猛烈。在铝的正常电解过程中，有一层凝固的电解质(边部结壳)保护着侧壁。但在阳效应发生时，或者槽电压不稳定时，这层凝固的电解质便会熔化。用碳化硅砖的导热性良好，向外散热量增多，因此侧壁内衬上电解质结壳趋于稳定，有利予生产过程。

铝电解槽用碳化硅砖应具有下列特性：

1、在侧壁的顶部和背部，对于高温500～600℃的空气，具有很大的抗氧化能力。

2、对于高温的950～970℃冰晶石熔液和铝液有良好的抗腐蚀能力。

3、对于铝湿润不良。

4、具有良好的导热能力和机械强度。

5、具有很大的电阻率，因此电流短路明显减少。

碳化硅砖与传统的边部炭块相比，有许多良的性能。它的主要点是抗氧化性能。此外，它具有良好的电阻率，可以防止经侧壁传导电流的短路现象。而且它具有良好的导热性能，侧壁的厚度原来是350～480mm(包括边部炭块和耐火砖)，用碳化硅砖时可以减薄到85～115mm，因此经侧壁的散热量增多，电解质在侧壁上凝固了，生产过程趋于稳定，而且槽膛面积增大了，阳炭块加长了，阳在槽膛内的填充率增大，可使槽电流增大，铝产量增多。

碳化硅砖中的黏结剂有多种：氮化硅、赛隆、氧氮碳化硅、硅碳氧化物等，它们决定着碳化硅砖的化学和物理性能，选用适当的黏结剂可获得质的碳化硅砖。

使用硅碳氧化物黏结剂时，可生成玻璃相，其中含有莫来石针状物；使用氧氮碳化硅黏结剂时，可生成Si2ON2桥；使用氮化物黏结剂时生成Si3N4针状物和纤维；而用碳化硅自黏结时，则生成SiC桥。

铝电解槽用耐火砖及浇注料施工详解 

铝电解槽是实施铝电解过程的主体设备。其重要组成部分包括铝电解用碳阳、铝电解用碳阴或铝电解用惰性阳和铝电解用惰性阴。为了延长铝电解槽的使用寿命，要从多方面采取措施。在设计时通过计算，设计出强度高的槽壳，并使槽内的热场和磁场分布合理。建造时要采用高质量的耐火砖和浇注料，并需要在耐火砖厂家的建议下进行施工。操作上要采用合适的焙烧和启动方式，并建立平稳的正常运行制度等。

1砌筑前应具备下列条件1）电解车间和槽大修车间基本建成，达到能防雨防雪。车间内的桥式起重机、组装生产线和加热炭素糊等设备安装完毕，并能正常使用；2）有完整的压缩空气供应系统，施工时能保证不间断地供应压缩空气；3）电解车间至槽大修车间的运输道路和通讯设施畅通无阻；4）槽下母线和槽壳安装合格；5）阳炭块组安装（或阳注型）应在电解槽上部结构安装工程全部完成，并经试运转合格；6）电解槽砌筑竣工后，能立即送电投产。若短时间内不能投产，应有完善的保护措施。7）电解槽砌筑所需的耐火砖和浇注料等材料准备妥善。

2槽底砌体的砌筑砌耐火砖前，根据槽壳底板的平整程度，确定砌筑槽底的基准点，并用水准仪将其均匀投设10点在槽壳侧板上。然后，以此画出槽底各砖层和水平控制线。砌筑时，沿耐火砖层线用卡具将画好横向耐火砖列线的挂线板固定在槽壳侧板上，借助挂线锤在两侧挂线板拉线。砌砖系从槽中心向两端进行，耐火砖缝厚度不大于2mm。隔热制品为干砌，耐火砖缝内填以耐火熟料粉或氧化银粉，耐火粘土砖则为湿砌，砌体与下层的隔热制品或填料层之间不铺泥浆。耐火粘土砖与隔热制品之间，或隔热制品相互间，一般铺以氧化铝粉或粘土熟料粉。这不仅在施工中起到找平砖层，确保槽底表面水平的作用，而且在生产中还能防止铝液向下渗透。因此，应注意铺平和密实。槽底砌体与槽壳间膨胀缝内的耐火粘土熟料颗粒填料，应随砌筑进程逐层填实。槽底砌体砌完后，按槽壳侧板上的水平控制线，拉线检査砌体上表面的平整度，其误差不应大于5mm。

3侧部耐火砖的砌筑和耐火浇注料的浇注电解槽的四周墙，现多为粘土砖（或高铝砖）和隔热制品砌筑而成，采用耐火浇注料的形式已很少见。砌砖时，根据槽底表面上所画的侧部墙的边线拉线砌筑。阴棒之间的砌体可干砌。为便于阴棒受热时膨胀和位移，砌体与阴棒之间应有一定的间隙，内填耐火粘土熟料颗粒、氧化铝粉或耐火纤维毯。阴棒上部的砌体应湿砌，耐火砖缝不大于2mm。为了捣打粗缝糊不致将砌体挤动，砌体外侧应紧贴槽壳。阴棒两端的下面与槽底砌体之间如有空隙时，应用耐火浇注料填实。当端墙为耐火浇注料时，宜先行浇注然后砌筑两侧耐火砖砖墙。浇注时，在阴炭块的侧部宜支设铝制定型模板，并应严格控制浇注料的加水量。

4侧部炭块的砌筑目前，由于电解槽的侧部一般设置了很高的炭素槽帮，所以侧部炭块均为单层结构。侧部炭块的砌筑，有干砌和用细缝糊砌筑两种方法。砌筑前，炭块按外形挑选，破损轻微的炭块可用于端部；破损较重的可留作合门加工用。同时对相邻炭块间的接触面，需预先用炭块铣床铣平，达到表面平整，相邻面垂直。并且，在侧部炭块与粗缝糊接触的表面上，可加工出深3?5mm的条纹。砌筑时，从角部炭块开始。炭块应紧贴槽壳或砖墙，每砌好一块炭块，用卡具将其固定在槽沿上，然后砌筑相邻的炭块。合门炭块应仔细加工，并从上部打入；若槽壳上有固定式槽沿板时，则合门炭块经仔细加工后，由侧面打入。合门炭块的位置，端部的设在中间，侧部的则以选择在靠近角部炭块的第二块为宜。当炭块用细缝糊砌筑时，耐火砖缝厚度为1.5mm。细缝糊需预先加热至60?70℃方可使用。在炭块的接触面各涂抹一层细缝糊，炭块就位后，将撬棍插入炭块的底部，使炭块上下揉动两次，同时用力使炭块向已砌好的炭块推压，宜至垂直缝符合要求。侧部炭块与槽壳（或砖墙）间，宜填以氧化铝粉。当采用干砌时，为了防止填料外泄，需预先将炭块之间的缝隙用细缝糊抹严。除以上步骤外，铝电解槽还需要对阳、阴进行施工和注型，这些工作需要在铝电解槽施工过程中同步完成。

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