鎂電解槽用高等級高鋁和熔鑄耐火材料的研究

李積倉 姜文森 劉建(青海鹽湖鎂業(yè)有限公司， 青海 格爾木 816000)

鎂電解槽用高等級高鋁和熔鑄耐火材料的研究

李積倉 姜文森 劉建(青海鹽湖鎂業(yè)有限公司， 青海 格爾木 816000)

熔鑄氧化鋁耐火材料和高鋁耐火材料是電解槽的關(guān)鍵部件，直接關(guān)系到電解槽的運行狀況、產(chǎn)品質(zhì)量及爐槽使用壽命。本文主要針對國內(nèi)高等級高鋁和熔鑄耐火材料的生產(chǎn)進行研究分析。

鎂電解槽；高鋁耐火材料；熔鑄氧化鋁耐火材料

1 研究背景

高鋁耐火材料、熔鑄氧化鋁耐火材料是用于鎂電解槽內(nèi)的耐火襯層。在電解氯化鎂的過程中需要將氯化鎂加熱熔融，同時會產(chǎn)生大量的氯氣和液態(tài)的金屬鎂，這些具有很強腐蝕性的物質(zhì)對電解槽的耐火材料要求非常高。熔鑄氧化鋁耐火材料和高鋁耐火材料是電解槽的關(guān)鍵部件，直接關(guān)系到電解槽的運行狀況、產(chǎn)品質(zhì)量及爐槽使用壽命。為了保證電解槽良好的耐熱和耐腐蝕性能，對耐火材料理化、力學(xué)技術(shù)參數(shù)都有較高的要求。同時，為了保證電解槽的密閉性，需要耐火材料具有非常高的加工精度，使得拼接后爐膛無縫隙，避免爐內(nèi)高溫液體和氯氣泄漏腐蝕外層金屬殼體。目前，由于國內(nèi)的耐火材料制造商尚不具備生產(chǎn)熔鑄氧化鋁耐火材料及高鋁耐火材料的成熟技術(shù)。無法生產(chǎn)出能夠滿足各鎂電解廠電解槽用熔鑄氧化鋁耐火材料及高鋁耐火材料相關(guān)理化及力學(xué)性能指標的產(chǎn)品，迫使多數(shù)鎂電解廠均使用進口的熔鑄氧化鋁耐火材料和高鋁耐火材料進行砌筑。

2 研究目標

若研發(fā)的高鋁耐火材料、熔鑄耐火材料技術(shù)指標能夠達到國外大型鎂電解槽高等級耐火材料技術(shù)指標要求，這不僅為國內(nèi)電解鎂生產(chǎn)廠家每年節(jié)省耐火材料采購費用數(shù)千萬元，更將打破國外公司在高端熔鑄氧化鋁耐火材料及高鋁耐火材料行業(yè)的壟斷地位，填補國內(nèi)此項技術(shù)的空白。

3 擬解決的問題

通過優(yōu)化耐火材料中不同原料的配比、成型及燒結(jié)工藝技術(shù)條件，使生產(chǎn)的耐火材料技術(shù)指標達到所需要求。

4 研究思路

優(yōu)先確定滿足化學(xué)成分要求的選料、配料及混均的基本方案；依據(jù)技術(shù)標準中所有物理及力學(xué)性能指標要求，利用合作廠家在以往類似耐火材料生產(chǎn)的經(jīng)驗，擬定完整的成型及燒結(jié)技術(shù)參數(shù)及控制方案；按擬定方案進行實驗室小試；對試樣的性能指標進行全面檢測；對不符合項成因進行分析論證，有針對性的確定下一批實驗室小試優(yōu)化方案。如此依次優(yōu)化小試，直至試樣全部性能指標合格為止；按最終優(yōu)化方案，進行小批量工業(yè)試制，然后送第三方權(quán)威檢測機構(gòu)進行檢測；若檢測結(jié)果全部合格，即可申報省政府相關(guān)部門組織成果驗收。

5 試驗方法

①選擇不同原材料；②通過改變不同原料配比，化驗分析達到符合技術(shù)指標的要求；③進行化驗室小批量實驗，樣品制造完成將進行相應(yīng)的理化檢測；④達到指標后將按照爐槽所需磚型進行批量生產(chǎn)，再次進行檢測；⑤產(chǎn)品制造完成后將替代原有產(chǎn)品進行小批量試用，研發(fā)人員將全程跟蹤以觀查產(chǎn)品的使用情況，根據(jù)使用情況進行調(diào)整改進以保證產(chǎn)品的性能達到或超出原有產(chǎn)品的性能；⑥達到預(yù)計目標后跟合作商共同寫出產(chǎn)品應(yīng)用報告，同時開始全面生產(chǎn)新產(chǎn)品用以替代原有產(chǎn)品。

6 性能指標

①熔鑄氧化鋁耐火材料 化學(xué)成份： Al2O3≥95.50%；SiO2≤0.60%；Fe2O3≤0.10%。標準礦物組分：α-剛玉≥85%；β-剛玉≤5%；玻璃相≤8%。②高鋁耐火材料 標準化學(xué)成份：Al2O3≥93.00% ；SiO2≤5.00%；Fe2O3≤0.30% 。③堿土金屬，氧化鈣+氧化鎂≤0.30%。 ④堿金屬，氧化鈉+氧化鉀≤0.60%。

7 項目分階段計劃進度

①計劃進度及完成的主要研究工作。②取樣分析，完成分析報告。③樣品制作，樣品性能測試，檢測。④小批量試制，檢測。⑤小批量試制，第三方檢測。⑥驗收。

8 結(jié)語

通過對高等級熔鑄氧化鋁及高鋁耐火材料性能的研究分析，國內(nèi)的耐火材料與國外的耐火材料在技術(shù)參數(shù)及原料的配比上有巨大的差異，耐火材料的原料配比是否合適對生產(chǎn)出高等級的熔鑄氧化鋁及高鋁耐火材料有著重要的影響。隨著國內(nèi)大型電解槽對耐火材料越來越高的性能要求以及巨大的市場需求量，熔鑄氧化鋁及高鋁耐火材料國產(chǎn)化具有很大的優(yōu)勢。

[1]汪昌國.高鋁質(zhì)耐火材料的優(yōu)點及其開發(fā)[J].化工管理.2014，(36)

[2]馮中起,劉錫俊,王志武,毛利民,陳龍,葉亞紅,李鵬海.熔鑄耐火材料性能探討與使用[M].全國玻璃窯爐技術(shù)研討交流會.2004-10.

Fused alumina refractory and high-aluminum refractory are key components in electrolytic cell,directly related to the operation condition of the electrolytic cell,the quality of the product and the service life of the furnace tank.In this paper,in view of the domestic high-grade alumina and fused cast refractories production for this paper.

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