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鋁電解槽用耐火材料的選擇及設計

發布日期: 2019-06-14 10:48:07    閱讀量(176)    作者:

電解槽內襯材料常見的有4類:炭質內襯材料、耐火材料、保溫材料、粘結材料。

炭質內襯材料與電解質和鋁液直接接觸,受熱沖擊和腐蝕最大,內襯材料設計與筑爐質量,直接影響電解槽的生產指標和槽壽命。為滿足槽子熱平衡的特殊要求,在槽側的上部要形成良好的散熱窗口,以保證槽內形成規整的爐膛;槽側下部和底部需要良好的保溫,以節省電能,防止過長的伸腿。另外,底部保溫材料的選擇和組合應確保900℃溫度線落在陰極炭塊之下,800℃等溫線位于保溫磚之上。

槽底由擠壓或振動成型的陰極炭塊鋪成,炭塊中留有陰極棒溝槽。陰極炭塊與陰極鋼棒用糊或磷生鐵粘接,陰極炭塊的砌筑,可以采用兩個短炭塊兩個陰極鋼棒或一根通長炭塊和一根陰極鋼棒,炭塊間的縫隙用專制的“中間縫糊”扎固。現在新建鋁廠普遍采用通長的半石墨化底部陰極炭塊鋪成。

底部陰極炭塊的形式和陰極鋼棒與炭塊的組合形式見圖1和圖2。

圖1 陰極炭塊的紺合形式

圖2 陰極鋼棒與炭塊的組合形式

電解槽設計時,應根據電解槽的熱平衡計算,確定電解槽內襯的材質及厚度。國內某廠200kA電解槽內襯,從下到上依次為一層10mm厚石棉板,一層60mm厚硅酸鈣板,兩層65mm厚保溫磚,一層180mm厚干式防滲料,在其上安裝陰極炭塊組,陰極炭塊組四周用底糊扎實。槽側部為一層125mm厚的側部炭塊。側部炭塊與陰極炭塊組之間的邊縫搗制成坡型,形成人造伸腿,有利于形成爐幫。其結構如圖3所示。

圖3 槽內襯結構示意圖

絕熱板和保溫磚構成槽底的主要熱絕緣層,其目的是使生產期間底部炭塊表面上沉淀物不致凝結,使電解質初晶溫度等溫線移至炭塊之下,避免了因鹽類在炭塊孔隙中析出所產生的應力而破壞炭塊,同時,絕熱板和保溫磚均屬疏松多孔材料,能夠一定程度吸收鹽類結晶放出的應力,雖然會喪失一部分保溫效果,卻能保持槽內砌結構的完好。

耐火磚層是槽底熱絕緣層的保護帶,耐火磚層的存在,可使保溫磚在800℃以下,絕熱板在400℃以下長期保持絕熱性能。另外,一旦電解質從槽底裂縫中滲入,或由炭素材料晶格中滲漏時,首先是在耐火磚砌體表面結晶析出,而不灼傷保溫磚,以防止保溫材料的變性。

在耐火磚表面上扎炭素墊層,再安裝陰極炭塊組,其陰極炭塊間的縫隙用“中間縫糊”扎固。

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