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铝熔炼炉和高纯铝熔炼炉用耐火砖和材料

发布时间:2022/1/7 18:48:33 点击率:


冶炼铝的主要热工设备是锻烧烧结炉、电解槽、熔炉等。它的回转窑烧带内衬一般是用高铝耐火砖砌筑的,其它部分可用粘土砖做内衬,隔热层靠近炉壳的地方铺上一层耐火纤维毡,再铺上一层轻砖或用轻质耐火浇注料浇灌。

电解槽的壳体由钢板制成,槽壳内部铺一层隔热板或耐火纤维毡,然后砌筑轻质砖或浇灌轻质耐火浇注料,再砌筑粘土砖,形成非使用层。
电解槽工作层只能使用导电性好的碳质或硅碳化硅耐火材料,以抵抗铝熔液的渗透性和氟化物电解质的侵蚀。以往,电解槽槽壁的工作层通常是用碳块砌筑,近几年来,日本和西欧的一些国家都采用氮化硅结合砌筑,取得了良好的使用效果。

电解槽底部工作层一般是用炭块砌筑,而耐火砖的砖缝较小,并用炭糊填满,以防止熔融液体的渗入,提高导电性能。
反射炉是常见的铝熔炼设备。与铝熔液接触的炉衬,通常用Al2O3含量80%~85%的高铝砖砌筑,熔炼高纯金属铝时,应选用莫来石砖或刚玉砖。有的厂家在炉床、装废铝料等易腐蚀、磨损的部位,采用氮化硅结合的碳化硅砖砌筑。在流铝槽、铝液出口等部位,铝熔液冲刷严重,一般采用自结式或氮化硅结合的碳化硅砖砌筑,也可以用锆英石做衬垫。纤维锥形出铝口、真空浇铸的纤维锥形效果更好。无铝熔融液炉衬,一般用粘土砖#粘土耐火浇注料或耐火塑料等材料砌筑。为加速熔炼速度,节约能源,目前广泛使用轻质轻质砖块和耐火纤维制品作为保温材料。
铝熔体感应坩埚炉也是比较常用的设备,它的内衬一般是Al2O3含量70%~80%的高铝质耐火浇注料或耐火捣打料,同时还可用刚玉质耐火混凝土做内衬。
从炉内出铝口,通过流铝槽流出铝液。它的槽衬砌一般是碳化硅砖砌筑,也有电熔性泡沫硅砂预制块。如果使用预制块作为沟槽衬里,表面应涂电熔硅砂或用高铝水泥电熔泡沫硅砂耐火浇注料做保护层。

高纯铝熔炼炉用耐火材料
一般熔炼铝炉内衬用耐火材料,一般选用高铝耐火材料.Si3N4与SiC质耐火材料砌筑。在使用高铝质耐火材料时,由于其中的SiO2和杂质Fe2O3等元素被还原为Si和Fe,从而熔化到金属铝中,从而很难得到高纯金属铝。用Si3N4与SiC质耐火材料结合使用时,尽管不纯物熔入量可降低到金属铝中,并能得到更高纯度的金属铝,但由于Si3N4结合SiC质耐火材料中含有Si组分,因此金属铝仍有可能从耐火材料中吸收Si。
所以,要制造出非常纯正的铝,就需要一种不引入杂质的耐火材料。从化学原理出发,在现有耐火制品中,认为用与金属铝相同的原料—Al2O3为原料制成的刚玉质耐火材料就可以满足以上要求。这类刚玉耐火材料主要是烧结型氧化铝或片状氧化铝粉,再与氧化铝粉混合而成,其技术关键是要采用纯基质,实现氧化铝自清洁结构,以获得高强度且无杂质成分熔化到金属铝中。
此外,由于铝厂在熔炼铝过程中温度变化较大,因此,铝熔炼炉内衬耐火材料应具有在温度剧烈变化时不剥落,耐热震性好等特点。由此可以看出,一种能使金属铝不受杂质成份的侵扰,又具有较高抗热震性的刚玉耐火材料,是生产高纯铝选用的重要耐火材料。
用A砖(Al2O3含量为94%)熔炼炉内衬料(Al2O3含量为94%)明显降低,与Si3N4结合在SiC砖中衬杂质较少。

铝炉用耐火砖。
铝质隔热炉分槽式炉、电阻式加热池式炉、槽式炉等。这类设备由于工作温度较低,一般采用耐火砖等材料作为内衬,使用寿命也比较长。
(1)槽式感应炉用耐火砖,该炉衬结构是先靠炉壳铺上10mm厚的石棉或耐火纤维毡,用粘土做绝热层,用粘土耐火捣打料捣碎,用来做绝缘层,用粘土耐火捣打料捣成的炉衬和盘管,还可以用粘土耐火浇注料现场浇注。大槽式感应炉工作层,还可用含量超过55%的高铝质耐火砖砌筑。
(2)炉体非工作层用粘土隔热耐火砖.炉体非工作层用粘土隔热耐火砖.浮球砖或隔热板砌筑.体积密度0.8g/cm3的轻质耐火浇注料可整体浇灌;熔池工作层采用高铝耐火砖砌筑,体积密度0.8g/cm3。此外,还可以采用体积密度2.4g/cm3的高铝耐火浇注料浇灌。熔池上工作层一般采用粘土砖或耐火浇注料预制块砌筑,也可用高铝耐火塑料捣制。
(3)煤气膛式炉用耐火砖是一种炉底.炉墙、炉顶。可以单独使用,节省能源,方便管理,还可与炼铝反射炉联用。炉内材料采用粘土砖、高铝质耐火砖。
(4)铝罐用于铝制罐体的耐火砖、铝水罐,用于运输、浇注。在储罐内壁非工作层采用粘土隔热耐火砖砌筑,也可采用容积密度1.5g/cm3的轻质耐火浇注料进行浇灌。工作面采用粘土砖或高铝质耐火砖砌筑,由于铝质耐火砖价格高于粘土砖,因此不必全部使用粘土砖。氧化铝空球型耐火浇注料也可用整体浇灌;槽底用高铝质耐火砖砌筑,或用刚玉质耐火浇注料整体浇注,在槽底涂上耐火漆作为保护层。
口型一般采用碳化硅砖,刚玉耐火砖或熔合石英砖。在国内,一般采用塞棒装置进行铝液浇注。国内外节流铝水罐的滑水装置大多采用滑水装置。滑水口滑板砖采用Al2O3含量90%的高铝质耐火砖或Zr2O3含量超过65%的锆质砖,在使用前需将石墨粉涂上并预热,以防铝液渗入和冷凝。

铝熔炼炉类型及耐火材料介绍
冶炼过程中的炉子主要有反射炉、感应炉等,一般工作温度在700-1000℃之间。这类炉衬的损坏主要是由铝液的渗入和冲刷造成的,其衬体一般用粘土砖.高铝耐火砖、刚玉莫来石砖、高铝质耐火浇注料和耐火塑料制作,由于使用条件好,炉子寿命较长。

1.反射炉耐火材料。
本炉分固定式和倾动式两种,通常以气体或重油为燃料。在反射炉中,一般采用固定炉非工作层用耐火纤维毡和粘土质隔热耐火砖砌筑。熔池上作业层一股用粘土砖砌成,还可以吊装高铝质耐火浇注料预制块,或在现场浇灌或用高铝质耐火塑料捣打而成,熔池工作层根据使用要术不同,材料也不一样,一般为Al2O3含量超过75%的高铝质耐火砖砌筑,此外,还可将高铝质耐火浇注料Al2O3含量80%外浇注料浇注到整体工作层,在熔炼高纯金属铝时,熔池工作层宜使用纯度高的莫来石砖或锆英石砖砌筑。开铝口、流铝槽及内衬,为防止铝液渗入和腐蚀,通常采用大型碳化硅砖砌筑。加湿器及其熔剂及合金处理室使用的耐火材料基本上与反射炉相同。在用铝锭或废铝时,可以直接从进料口进入炉内进行冶炼。采用电解铝溶液作为原料。用虹吸管或真空包从铝电解槽底部吸出铝液,送至反射炉。由进料口倒入,装料后,边加热边将氯吹到熔池中脱氢处埋,虹吸管衬里一般用耐火纤维增强轻质耐火浇注料作绝热层,也可用粘土质隔热耐火砖砌筑,其工作层普遍采用致密粘土砖或刚玉砖砌筑。真空包内的绝缘层和虹吸管一样。工作面采用优质陶土砖或高铝砖砌筑。反射炉和保温炉的正常运行,其使用寿命一般在2-5a左右。

2.转筒耐火材料。
炉体非工作层采用粘土隔热耐火砖或漂珠砖砌筑,此外,还可以用体积密度1.0g/cm3的轻质耐火浇注料浇灌或做成预制块砌筑:工作结用致密粘土砖或含铝大于55%的高铝耐火砖砌筑,转筒炉的炉龄一般在300-500炉次。在熔剂中加入一种熔融的铝块。由于化学侵蚀的加剧,炉龄下降。
3.耐火材料用于感应电炉。
炉衬采用粘土砖或三级高铝质耐火砖砌筑。炉底有时先用高铝耐火浇注料浇注基层,然后再砌高铝耐火砖。在感应电炉容量小于10t时,炉衬可采用高铝-2O3和约75%的铝质耐火浇注料或耐火捣打料,也可用于刚玉质耐火浇注料或干振。熔炉感应器线圈周围的衬体,一-般用刚玉质耐火浇注料,或用干式振动料振密实。因原材料、探作条件的不同,其使用寿命也有所不同,一般炉龄在0.5-4.0a之间。应用过程中,对线圈周围衬体等易损坏部位要进行1-5次小修。

4.用于保温炉和铝罐的耐火材料
铝质隔热炉分槽式炉、电阻式加热池式炉、槽式炉等。这类设备由于工作温度较低,通常采用粘土砖等材料作为衬体,也具有较高的使用寿命。

5.槽式感应炉耐火材料。
这种炉衬结构是先靠炉壳铺10毫米石棉或耐火纤维毡,用粘土做绝热层,用一种粘土耐火捣打料捣打器,用粘土耐火捣打料捣成炉内工作层和绕圈,广泛用于保温。还可用于粘土耐火浇注料现场浇注,大型槽型感应炉,还可以用Al2O3含量超过55%的高铝质耐火砖砌筑。

6.电阻加热池式炉耐火材料。
本炉非工作层用粘土隔热耐火砖.漂珠砖或隔热板砌筑。此外,还可采用体积密度0.8g/cm3的轻质耐火浇注料整体浇灌;熔池作业层内用高铝耐火砖砌筑,体积密度为0.8g/cm3/cm3。熔池上工作层一般采用粘土砖或耐火浇注料预制块砌筑,也可用高铝耐火塑料捣制。

7.炉膛式耐火材料。
该炉体由炉底、炉壁、炉顶构成。可以单独使用,节省能源,方便管理,还可与炼铝反射炉联用。炉内材料采用粘土砖、高铝质耐火砖。

8.精炼铝的耐火材料。
炼钢所使用的热工设备是电解槽。槽壁采用镁砖砌筑,其余部分采用粘土砖和高铝质耐火砖,电解时,槽温度一般在720-800℃之间,槽衬使用温度低,所以使用寿命长。

9.耐火材料用于铝罐。
铝水罐装铝液,输送、浇注用热设备。储罐内壁非工作层采用粘土隔热耐火砖砌筑,也可采用容积密度1.5g/cm3的轻质耐火浇注料浇灌。工作面采用粘土砖或高铝质耐火砖砌筑,也可采用氧化铝空心球形耐火浇注料整体浇灌;罐底采用高铝质耐火砖砌筑,或以刚玉耐火浇注料整体浇灌,表面涂涂耐火料作保护层。由于铝液的冲刷和冲刷,铸口一般采用碳化硅砖、刚玉砖或熔融石英砖砌筑。采用中国通用的塞棒装置对铝水浇注铝水。

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