金屬鋁是目前應(yīng)用最廣泛的有色金屬之一。它的生產(chǎn)方法為固定的兩步制取法。第步,用濕法從鋁礬土礦中制取工業(yè)氧化鋁;第二步,以工業(yè)氧化鋁為原料,采用熔鹽電解法制取金屬鋁。生產(chǎn)過程所使用高溫爐窯有回轉(zhuǎn)窯、熔鹽電解槽、熔鋁護(hù)等。
鋁工業(yè)爐的耐火材料消耗量很大。其原因在于,在制取A2O3時(shí),物料中堿性物質(zhì)對(duì)回轉(zhuǎn)窯耐火材料的侵蝕特別嚴(yán)重。在熔煉鋁的過程中,即便在較低溫度下,金屬鋁仍具有很強(qiáng)的滲透能力,一旦滲入磚內(nèi),將與磚中SiO2。發(fā)生反應(yīng),把Si還原出來(lái),破壞了耐火材料的組織結(jié)構(gòu),使?fàn)t襯產(chǎn)生變質(zhì)層,疏松、剝落而損毀。其反應(yīng)式為:SiO2+Al—Al2O3+Si
因此,含SiO2的耐火材料均不宜作為金屬鋁熔煉設(shè)備的筑爐材料。所以一般鋁工業(yè)爐用耐火材料,除高鋁磚外,常用碳質(zhì)制品。
一、回轉(zhuǎn)窯用耐火材料
氧化鋁生產(chǎn)用回轉(zhuǎn)窯窯體為鋼板焊接而成的筒體,內(nèi)襯耐火材料。耐火材料工作環(huán)境惡劣、條件苛刻。它應(yīng)當(dāng)具有如下一些特性:抗堿侵蝕能力強(qiáng);能長(zhǎng)期處于1200~1300℃高溫下工作,而不損毀;能承受動(dòng)載荷的沖擊;能抵抗?fàn)t料的侵蝕;能耐高溫氣流的沖蝕?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)煙燒過程為:高溫火焰和被加熱物料在爐內(nèi)作逆向運(yùn)動(dòng)。堿石灰鋁礬土生料漿(含水40%)或氫氧化鋁(含水12~18%)由窯尾加入,經(jīng)低溫干燥脫水、加熱、高溫燃燒,從窯頭岀料,而高溫氣體由窯頭向窯尾流動(dòng)。因此,窯內(nèi)劃分為預(yù)熱帶和高溫鍛燒帶。為防止?jié){料在加熱煅燒過程中粘結(jié)窯襯和強(qiáng)化傳熱過程,在耐火材料砌體間還設(shè)置有鏈條;在窯體作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中,不斷地打擊物料和襯磚,對(duì)窯襯的使用壽命有一定的影響
回轉(zhuǎn)窯的耐火材料應(yīng)用情況:高溫煅燒帶工作襯,般采用高鋁磚砌筑。預(yù)熱帶采用致密粘土磚砌筑。磚與鋼殼之間可襯5~10m的耐火纖維氈。窯頭和窯尾的密封罩,一般內(nèi)襯以致密粘土磚。
二、鋁電解槽用耐火材料
金屬鋁目前只能通過A2O3氟鹽電解質(zhì)熔鹽電解法制取。電解槽既是電解裝置,又為高溫冶金設(shè)備。電解槽的形式很多,但基本構(gòu)造是一致的。應(yīng)用最廣的是密閉式自焙陽(yáng)極電解。爐體的基本結(jié)構(gòu)如下：
鋁電解采用冰晶石(NaAE)、氟化鋁(AF)、氟化鋰(LiF)等熔液為電解質(zhì),將A2O2加入電解槽,通電熔化,雖然Al2O3熔點(diǎn)為2050℃,但在氟化鹽熔體中可降至970℃左右。在電場(chǎng)力的作用下,Al2O3電離,A在陰極聚集,可用真空泵吸入鋁水罐送去進(jìn)一步處理和鑄錠。電解槽內(nèi)襯實(shí)際上既是導(dǎo)電材料(如槽底炭磚)又是高溫耐火材料。
根據(jù)上述過程,電解槽用耐火材料應(yīng)具有耐高溫,能抗熔融氟化物的侵蝕,有良好的導(dǎo)電能力,少量或不含SiO2,以避免SO2被金屬鋁還原;同時(shí)要求氣孔率低和致密度高,以防鋁液滲漏。因此,一般電解槽內(nèi)襯采用致密優(yōu)質(zhì)炭磚砌筑,非工作層為高鋁磚砌筑,絕熱層多采用輕質(zhì)高鋁磚和耐火纖維制品,并用鋼制殼體固定。
目前國(guó)外開始采用導(dǎo)電能力高,抗侵蝕性能更優(yōu)的石墨制品和碳化硅制品砌筑電解槽工作襯。不僅降低電能消耗,而且護(hù)襯減薄,擴(kuò)大了電解槽的容量,提高了電解槽的生產(chǎn)能力,使用壽命可達(dá)3~5年。
三、鋁水罐用耐火材料
鋁水罐是盛鋁液的高溫容器。其構(gòu)造圖如下所示。
鋁水罐用耐火材料要求能耐鋁水的侵蝕,能承受急冷急熱的作用和保溫性能好。非工作層一般采用體積密度為1.1g/cm的輕質(zhì)燒注料或輕質(zhì)高鋁磚,現(xiàn)在為了加強(qiáng)保溫效果,減輕罐體重量,采用氧化鋁空心球耐火澆注料。工作襯一般采用含SiO2低的高鋁磚砌筑。現(xiàn)在有的罐底內(nèi)襯采用剛玉質(zhì)耐火澆注料,出鋁口周圍采用碳化硅磚、剛玉磚或熔融石英磚砌筑。
目前鋁工業(yè)爐窯大量使用不定形耐火材料,對(duì)節(jié)能和提高使用壽命都有顯著效果。
鋁工業(yè)爐用耐火材料主要是以抗侵蝕、耐沖刷、抗?jié)B透、耐急冷急熱為主，具體選用哪種材料砌筑請(qǐng)電話咨詢：15003888501 我們作為廠家為您推薦合適的耐高溫材料。