干式防渗料在铝电解槽上的应用

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1、干式防渗料在铝电解槽上的应用中国铝业青海分公司付明录摘要：本文简要介绍了传统电解槽阴极内衬结构、干式防渗材料的性能以及推广应用的目的和具体实施的施工方案，通过考核结果的分析，得出干式防渗材料在电解槽上应用后，能使电解槽槽壳下部温度降低；炉底压降降低，能阻止电解质的渗漏；砌筑工艺简单，容易操作等问题，能使槽寿命提高到300天以上。关键词：干式防渗材料电解槽防电解质渗漏前言：在铝电解槽的生产中，电解槽寿命是制约电解发展的重要因素，为提高电解槽寿命，国内外铝业公司和科研机构对阴极内衬结构的研究从来都未停止过

2、，这是因为：铝电解槽是在高温熔融状态下进行生产的设备，所以阴极不可避免的受到钠、电解质和铝液的侵蚀，侵蚀后的钠、电解质、铝液与耐火材料、保温材料发生化学反应，一方面造成体积膨胀产生很大的应力，使炉底上抬，槽壳变形导致漏炉，造成电解槽的早期破损；另一方面它改变了耐火材料、保温材料的化学组成，降低保温性能，破坏电解槽的热平衡，使生产工艺条件及技术经济指标恶化，严重时被迫停槽。中国铝业青海分公司早在1996年引进澳大利亚派罗特克公司的干式防渗材料，在一期160KA电解槽的66#、227#槽上进行了工业试验；

3、为进一步推广应用试验的成果，2001年选用国内两家生产干式防渗材料的厂家，分别在一、二期的160KA电解槽上又进行了10台槽的应用，此次应用试验不但在槽底用干式防渗材料而且在槽四周也采用干式防渗材料,防止底部和侧部漏炉。1、推广应用的原因1.1传统电解槽阴极内衬结构传统铝电解槽阴极内衬结构由下至上依次为：一层硅酸钙板、二层保温砖、一层氧化铝、二层耐火砖、阴极炭块，四周内衬为湿砌六层耐火砖，一列侧部炭块。这种内衬结构其热平衡设计，力求控制电解质凝固等温线（800-900℃）在耐火砖层之内，目的是使电解质

4、破坏作用限制在阴极碳块以下，保温砖层以上，以使保温砖层免受熔融电解质的侵蚀作用，保证阴极内衬具有持久稳定的良好热特性。绝热板和保温砖构成槽底的主要热绝缘层，其目的是使生产期间底部碳块表面上沉淀物不致凝结，使电解质初晶等温线移至阴极碳块之下，避免了因盐类在阴极碳块孔隙中析出所产生的应力而破坏阴极碳块。同时，绝热板和保温砖均属疏松多孔材料，能够一定程度上吸收盐类结晶放出的应力，虽然自身将丧失一部分保温效果，却能保持槽内衬结构的完好。耐火砖层和氧化铝层是槽底热绝缘层的保护带，它的存在，可使得保温砖在800℃

5、以下，绝热板在400℃下长期保持绝热性能。另外，一旦电解质从槽底裂缝中渗入，或由碳素材料晶格渗漏时，首先是在耐火砖砌体表面结晶析出，而不直接灼伤保温砖，可防止保温材料的变性。但是由于铝电解槽在工作过程中，高温熔体，特别是电解质和生产过程中产生的钠逐步向阴极碳块、耐火砖和保温层中渗透。而耐火砖和氧化铝砌体因其自身固有的特点，无法有效抵挡电解质和钠的渗透，因此，渗入阴极下部的电解质和钠等与耐火材料发生化学反应，一方面体积膨胀产生很大的应力，使电解炉底上抬，槽壳变形，严重时导致电解槽的早期破损；另一方面改变

6、保温材料的化学组成，降低其保温性能，破坏电解槽的热平衡，使后期生产技术指标恶化、能耗增加。另外阴极炭块底下的二层耐火砖，施工工艺要求较高，由于采用湿砌须养生，施工周期长。同时阴极炭块四周六层耐火砖砌体，也是电解质浸蚀的主要对象。1.2干式防渗材料的性能生产实践证明，阴极碳块下面用高保温材料对延长阴极内衬使用寿命有积极作用。一方面可缓冲阴极碳块向上隆起；另一方面可加强槽底的保温能力，使槽底的热量散失减少，并提高阴极碳块本身的温度，减少阴极碳块上下面之间的温度梯度。由于干式防渗材料能与渗透下来的电解质生成

7、一层5～15㎜厚的、致密的玻璃体状霞石阻挡层：2Na3AlF6+2Al203+9SiO2=6NaAlSiO4+3SiF4这一阻挡层一方面阻止了电解质继续向下部渗透，保护其下部保温材料不被破坏；另一方面，由于阻挡层具有可塑性和颗粒层有一定的可压缩性，能够有效的缓解炉底隆起、槽壳变形等问题。因此，在铝电解槽的筑炉过程中，可将它直接铺放在保温砖上，经压实后其上部直接放置阴极碳块，以取代传统的耐火砖和氧化铝砌体。干式防渗料技术指标表（1）化学成份容重g/㎡电解质反应层导热率300℃高温烧结性能施工用

8、量SiO2+Al2O3松散振实㎜W/m.k不烧结T/㎡≧901.55-1.651.9-2.1≤13≤0.32.1-2.21.3推广应用的目的将耐火砖及氧化铝砌体用干式防渗料替代后，通过电解槽槽壳下部温度降低；减少槽壳变形破损；消除耐火砖之间的缝隙；减少耐火砖湿砌带来的水分；阻止电解质在底部和侧部渗漏；砌筑工艺简单，容易操作等措施，增加经济效益，延长槽寿命。2、实施方案利用干式防渗料替代耐火砖及氧化铝砌体在一、二电解厂推广应用10台。原内衬结构依次为从下到