不定形耐火材料使用于炼铝工业的新方向VIP免费

2004年2月第29卷第1期国外耐火材料不定形耐火材料使用于炼铝工业的新方向摘要：随着炼铝工业的发展，铝合金熔融炉及保温炉用耐火材料也由磷酸盐结合高铝砖向低水泥浇注料方向发展。为防止液态铝向耐火材料中的渗透，常使用反润湿剂以增大液态铝和耐火材料之间的润湿角，同时可延长耐火材料在高温下的使用寿命。关键词：低水泥浇注料；液态铝；润湿；磷酸盐结合；渗透中图分类号：TQ175．732文献标识码：A文章编号：1000—7563(2004)01—0001—09l介绍对铝及铝合金熔融炉及保温炉的耐火材料受热面而言，低水泥浇注料已取代磷酸盐结合的高铝砖。原因如下：在低水泥浇注料的结构内，有较小的气孔尺寸，液态铝及铝合金较难渗透进入耐火材料内，可避免耐火材料中的氧化物被铝所还原，同时低水泥浇注料有极佳的耐磨性。近年来，低水泥浇注料因使用液态铝作为添加剂而增大了润湿角，故其性能有所改进。此种新材料渐渐取代传统磷酸盐结合砖及低水泥浇注料。2铝的氧化以及耐火材料中的氧化物被铝所还原2．1铝的氧化铝是非常活性的元素，因其对氧有非常强的亲合力，使之不仅与空气中的氧反应形成氧化铝，同时也和二氧化碳及一氧化碳还原，形成氧化铝。图1示出氧化物在不同温度下的自由能。(1)4A1+302—+2Al2O3(2)2A1+3C()-一2Al2O3+3C(3)4A1+3CO2—2Al2O3+3C在操作炉的实际应用中，铝的氧化发生在两部分：·上层结构(称作蘑菇状结构或菜花状的刚玉生长)·与液态铝接触的耐火材料内层【刚玉的外部生长】通过坩埚试验，炼铝炉的上层结构显示出刚玉生长的再现，如图2和图3所示。当铝首次发生氧化时，会使氧化铝容易转变成刚玉，且因体积收缩导致微裂纹的形成，从而伴随比重的增加。液态铝经由微裂纹往热表面移动，并且由于重复氧化导致刚玉的生长及刚玉的交替产生，如表1所示。刚玉在上层结构的生长往往是因含镁和锌合金之故，当温度增加到接近1IO0~C时，刚玉的生长变得更为活跃，盐类的存在也会加速此生长。￡，，一7／7／／／，／、_x，／，。／、／J／7／夕／、、<／／／／，。／／、)-／S／—一／／／／厂、、、／／／／2／，r／／／，／／o2MgoC2CBO2／3AI2zro22CO5001000l50020002500温度／"C图1温度和氧化自由能之间的关系经分析实用操作炉中所产生的蘑菇状结构，表明是以氧化铝及铝为主要成分并有少量的硅(表2)。硅是由耐火材料热面中的氧化硅还原而得，并且逐渐扩散进入蘑菇状结构。因此，蘑菇状结构内的硅浓度会大于与耐火材料接触面邻近部位的浓度。在含镁的合金熔融炉中，发现蘑菇状结构中出维普资讯http://www.cqvip.com·2·FOREIGNREFRACTORIESFeb．2oo4Vo1．29No．1现氧化镁及氧化镁一氧化铝成分。蘑菇状结构强度高，因此非常难以移除。产生的蘑菇状结构导致复杂的操作问题，例如对炉子本身产生损害，且亦减小炉子的内部体积。表1氧化铝的转化非⋯一34b2T395．I．从．y—AbO，转化成q—AI：O3700℃．24h800℃．8h9OO℃．3h950℃．1h1000℃．15rain注：此转化由于氟化物和盐的存在而被加速炉子材料换成无氧化硅的、高纯度氧化铝低水泥浇注料，例如PHLOX188G7及ALKON442，以及具有热面保护的ALKON82P等。高铝砖(礴酸盐结合)高铝低水泥浇注料侵蚀的：铝合金成分／％Zn4．0—5．0Mg1．O一2．O