鋁工業(yè)爐用耐火材料優(yōu)選ppt資料

鋁工業(yè)爐用耐火材料(nàihuǒcáiliào)第一頁(yè)，共38頁(yè)。一.鋁二.鋁工業(yè)爐三.鋁工業(yè)爐用耐火材料目錄第二頁(yè)，共38頁(yè)。鋁為銀白色輕金屬，有延展性。商品常制成棒狀、片狀、箔狀、粉狀、帶狀和絲狀在潮濕空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜。鋁粉和鋁箔在空氣中加熱能猛烈燃燒，并發(fā)出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液，不溶于水。以其輕、良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能、高反射性和耐氧化性而被廣泛使用(shǐyòng)。做日用皿器的鋁通常叫“鋼精”或“鋼種”。

鋁第三頁(yè)，共38頁(yè)。工業(yè)制法1854年，法國(guó)化學(xué)家德維爾把鋁礬土、木炭、食鹽混合，通入氯氣后加熱得到NaCl·AlCl3復(fù)鹽，再將此復(fù)鹽與過(guò)量的鈉熔融，得到了金屬鋁。這時(shí)的鋁十分珍貴，據(jù)說(shuō)在一次宴會(huì)上，法國(guó)皇帝拿破侖獨(dú)自用鋁制的刀叉，而其他人都用銀制的餐具。泰國(guó)當(dāng)時(shí)的國(guó)王曾用過(guò)鋁制的表鏈；1855年巴黎國(guó)際博覽會(huì)上，展出了一小塊鋁，標(biāo)簽上寫(xiě)到：“來(lái)自粘土的白銀”，并將它放在最珍貴的珠寶旁邊。1889年，俄國(guó)沙皇賜給門(mén)捷列夫鋁制獎(jiǎng)杯，以表彰(biǎozhāng)其編制化學(xué)元素周期表的貢獻(xiàn)。1886年，的豪爾和法國(guó)的海朗特，分別獨(dú)立地電解熔融的鋁礬土和冰晶石的混合物制得了金屬鋁，奠定了今天大規(guī)模生產(chǎn)鋁的基礎(chǔ)。鋁第四頁(yè)，共38頁(yè)。1.在世界有色金屬生產(chǎn)中，鋁——年產(chǎn)量居世界第一2.生產(chǎn)金屬鋁的方法——兩步法：第一步：用濕法從鋁礬土礦中制取工業(yè)氧化鋁；第二步：以工業(yè)氧化鋁為原料，采用(cǎiyòng)熔鹽電解法制取金屬鋁。3.生產(chǎn)過(guò)程中所用高溫爐窯：回轉(zhuǎn)窯、閃速窯、熔鹽電解槽、熔鋁爐等。消耗量很大。鋁第五頁(yè)，共38頁(yè)。鋁第六頁(yè)，共38頁(yè)。

鋁消耗量大的原因在于：在制取氧化鋁時(shí)，物料中堿性物質(zhì)對(duì)回轉(zhuǎn)窯耐火材料的侵蝕特別嚴(yán)重。在熔煉Al的過(guò)程中，即使在較低溫度下，金屬Al仍具有很強(qiáng)的滲透能力，一旦滲入磚內(nèi)，將與磚中的二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，把Si還原出來(lái)(chūlái)，破壞了耐火材料的組織結(jié)構(gòu)，使?fàn)t襯產(chǎn)生變質(zhì)層，疏松、剝落而損毀。其反應(yīng)式為：

SiO2+Al→Al2O3+Si鋁第七頁(yè)，共38頁(yè)。因此：含SiO2的耐火材料均不宜作為(zuòwéi)金屬鋁熔煉設(shè)備的筑爐材料。所以：一般鋁工業(yè)爐用耐火材料，除高鋁磚外，常用碳質(zhì)制品。

鋁第八頁(yè)，共38頁(yè)。鋁從鋁土礦中提取鋁反應(yīng)過(guò)程：①溶解：將鋁土礦溶于NaOH熔液②過(guò)濾(guòl(fā)ǜ)：除去殘?jiān)趸瘉嗚F(FeO)、硅鋁酸鈉等③酸化：向?yàn)V液中通入過(guò)量CO2.

④過(guò)濾(guòl(fā)ǜ)、灼燒

⑤電解：氧化鋁第九頁(yè)，共38頁(yè)。注：電解時(shí)為使氧化鋁熔融溫度降低(jiàngdī)，在Al2O3中添加冰晶石(Na3AlF6)注：不電解熔融AlCl3煉Al原因：AlCl3是共價(jià)化合物，其熔融態(tài)不導(dǎo)電。鋁第十頁(yè)，共38頁(yè)。1．從整個(gè)工藝流程(liúchéng)看，可分成提純和冶煉兩個(gè)階段；2．NaOH溶解鋁土礦的目的是溶解氧化鋁3．兩次過(guò)濾作用：除去雜質(zhì)和分離Al（OH）34．把濾液酸化的作用是生成Al（OH）35．流程(liúchéng)中用二氧化碳而不用鹽酸的原因是Al（OH）3可溶解在過(guò)量的HCl中

鋁第十一頁(yè)，共38頁(yè)。閃速爐是先在爐殼上安裝耐熱鋼錨固釘或陶瓷錨固件，然后鋪一層20mm厚的耐火纖維氈，最后澆注(jiāozhù)200~300mm厚的耐火澆注(jiāozhù)料。電解槽內(nèi)襯一般采用致密優(yōu)質(zhì)炭磚砌筑，非工作層為高鋁磚砌筑，絕熱層多采用輕質(zhì)高鋁磚和耐火纖維制品，并用鋼制殼體固定(gùdìng)。流鋁槽和出鋁口等部位，鋁液沖刷嚴(yán)重，一般采用自結(jié)合或氮化硅結(jié)合的碳化硅磚，也有用鋯英石磚做內(nèi)襯；3、鋁熔煉爐和保溫(bǎowēn)爐同時(shí)要求氣孔率低和致密度高，以防鋁液滲漏。SiO2、Na2O、K2O含量低；鋁工業(yè)爐用耐火材料(nàihuǒcáiliào)第二十五頁(yè)，共38頁(yè)。2閃速爐—一種強(qiáng)化生產(chǎn)的熔煉爐第二十九頁(yè)，共38頁(yè)。第二十二頁(yè)，共38頁(yè)。頂加料(jiāliào)園形熔鋁爐一般采用回轉(zhuǎn)窯和閃速爐煅燒?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)耐火材料特性：鋁工業(yè)爐用耐火材料(nàihuǒcáiliào)鋁為銀白色輕金屬，有延展性。鋁工業(yè)爐2.1、氧化鋁用工業(yè)爐2.2、鋁電解槽2.3、鋁熔煉爐和保溫(bǎowēn)爐2.4、鋁水罐第十二頁(yè)，共38頁(yè)。生產(chǎn)氧化鋁主要采用堿法，即堿石灰燒結(jié)法；其工藝過(guò)程(guòchéng)：先將(質(zhì)量比)小于4的鋁礬土、碳酸鈉、石灰混勻，于1200~1300℃煅燒生成、等，然后細(xì)磨、浸出、分離出再將焙燒脫水制得。

一般采用回轉(zhuǎn)窯和閃速爐煅燒。鋁工業(yè)爐第十三頁(yè)，共38頁(yè)。鋁工業(yè)爐回轉(zhuǎn)窯窯體為鋼板焊接而成的筒體，內(nèi)襯耐火材料?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒過(guò)程為：高溫火焰(huǒyàn)和被加熱物料在爐內(nèi)作逆向運(yùn)動(dòng)。堿石灰鋁礬土生料漿（含水40%）或氫氧化鋁（含水12%~18%）由窯尾加入，經(jīng)低溫干燥脫水、加熱、高溫煅燒，從窯頭出料，而高溫氣體由窯頭向窯尾流動(dòng)。因此，窯內(nèi)劃分為預(yù)熱帶和高溫煅燒帶。為防止?jié){料在加熱煅燒過(guò)程中粘結(jié)窯襯并強(qiáng)化傳熱過(guò)程，在耐火材料砌體間還設(shè)置有鏈條，在窯體轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，不斷地打擊物料和襯磚，對(duì)窯襯有一定的損壞。所以回轉(zhuǎn)窯內(nèi)耐火材料工作環(huán)境惡劣，條件苛刻，它應(yīng)當(dāng)具有如下一些特性特性：第十四頁(yè)，共38頁(yè)。鋁工業(yè)爐回轉(zhuǎn)窯內(nèi)耐火材料特性：抗堿侵蝕能力(nénglì)強(qiáng)；能長(zhǎng)期處于1200~1300℃溫度下工作而不損壞；能承受動(dòng)載荷的沖擊；能抵抗?fàn)t料的侵蝕；能耐高溫氣流的沖蝕。第十五頁(yè)，共38頁(yè)。鋁工業(yè)爐第十六頁(yè)，共38頁(yè)。鋁工業(yè)爐第十七頁(yè)，共38頁(yè)。2.1.2閃速爐—一種強(qiáng)化生產(chǎn)的熔煉爐近年來(lái)，國(guó)內(nèi)主要氧化鋁廠家的氫氧化鋁焙燒已全部(quánbù)或部分引進(jìn)的流態(tài)化焙燒裝置。

流態(tài)化焙燒裝置分流態(tài)化閃速爐、循環(huán)流化床焙燒床、懸浮陪燒爐3種爐型。

鋁工業(yè)爐第十八頁(yè)，共38頁(yè)。鋁工業(yè)爐鋁電解槽就是電解裝置，又是高溫冶金設(shè)備，電解槽的形式(xíngshì)很多，但基本構(gòu)造是一致的，應(yīng)用最廣的是密閉式自焙陽(yáng)極電解槽。2.2、鋁電解槽第十九頁(yè)，共38頁(yè)。鋁工業(yè)爐鋁電解采用冰晶石（六氟合鋁酸鈉)、氟化鋁、氟化鋰等熔液為電解質(zhì)，將AL2Q3加入電解槽，通電熔化。雖然Al2Q3熔點(diǎn)為2050，但在氟化鹽熔體中可降至970左右(zuǒyòu)。在電場(chǎng)力的作用下，Al2Q3電離，Al在陰極聚集，可用真空泵吸入鋁水罐送去進(jìn)一步處理和鑄錠，陽(yáng)極放出的氧與炭陽(yáng)極反應(yīng)生成CO2或CO。電化學(xué)反應(yīng)放出的熱量使電解質(zhì)與鋁保持熔融狀態(tài)。所以，電解槽內(nèi)襯實(shí)際上既是導(dǎo)電材料（如槽底炭磚），又是高溫耐火材料。第二十頁(yè)，共38頁(yè)。電解槽用耐火材料：能抵抗熔融氟化物的侵蝕；有良好的導(dǎo)電能力；少量(shǎoliàng)或不含SiO2，以避免SiO2被金屬鋁還原同時(shí)要求氣孔率低和致密度高，以防鋁液滲漏。鋁工業(yè)爐第二十一頁(yè)，共38頁(yè)。2.3、鋁熔煉爐和保溫(bǎowēn)爐鋁熔煉爐和保溫(bǎowēn)爐有燃?xì)饣蛉加偷墓潭ㄊ交騼A動(dòng)式反射爐，轉(zhuǎn)筒爐和感應(yīng)電爐等。熔煉爐和保溫(bǎowēn)爐的操作溫度一般為700~1000℃，其爐襯損毀的主要原因：1、鋁液的滲透和沖刷；2、鋁及其合金中的鎂、硅、錳等活潑元素對(duì)爐襯中氧化物的強(qiáng)還原反應(yīng)；3、合金元素如Mg蒸氣壓高，其蒸氣比鋁液更容易滲入耐火材料，隨之又氧化，這些耐火材料變質(zhì)、結(jié)構(gòu)疏松和損壞，并使鋁液中Fe、Si雜質(zhì)含量增加；4、鋁與合金元素的蒸發(fā)、氧化還會(huì)在耐火襯-鋁液-爐氣三相交界處附近生成Al2O3、MgO、SiO2、MgO·Al2O3等高熔點(diǎn)氧化物形成結(jié)瘤。鋁工業(yè)爐頂加料(jiāliào)園形熔鋁爐第二十二頁(yè)，共38頁(yè)。鋁熔煉爐和保溫(bǎowēn)爐因此：適應(yīng)于鋁熔煉爐和保溫爐的耐火材料必須有：較高的燒結(jié)強(qiáng)度；細(xì)小的氣孔直徑；SiO2、Na2O、K2O含量低；表面與熔液不潤(rùn)濕等。此外(cǐwài)：爐襯還應(yīng)具有在800℃的溫度下良好的燒結(jié)性能。鋁工業(yè)爐第二十三頁(yè)，共38頁(yè)。2.4、鋁水罐鋁水罐——盛鋁液的高溫容器。鋁水罐用耐火材料要求：能耐(néngnai)鋁水的侵蝕；能承受急冷急熱的作用；保溫性好。鋁工業(yè)爐第二十四頁(yè)，共38頁(yè)。鋁工業(yè)爐用耐火材料(nàihuǒcáiliào)第二十五頁(yè)，共38頁(yè)。鋁工業(yè)爐用耐火材料(nàihuǒcáiliào)回轉(zhuǎn)窯：回轉(zhuǎn)窯的絕熱層為靠窯殼鋪一層耐火纖維氈，然后用硅藻土、漂珠磚或輕質(zhì)粘土磚砌筑，現(xiàn)在有的改用輕質(zhì)耐火澆注料。預(yù)熱帶工作襯用粘土磚砌筑，高溫煅燒帶用高鋁磚或磷酸鹽結(jié)合不燒高鋁磚。目前(mùqián)，不定形耐火材料在鋁工業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，如在煅燒帶用低鈣鋁酸鹽結(jié)合的耐火澆注料，窯口、窯頭罩、窯尾等部位用鋼纖維增強(qiáng)耐磨澆注料等。回轉(zhuǎn)窯第二十六頁(yè)，共38頁(yè)。鋁工業(yè)爐用耐火材料(nàihuǒcáiliào)閃速爐是先在爐殼上安裝耐熱鋼錨固釘或陶瓷錨固件，然后鋪一層20mm厚的耐火纖維氈，最后澆注(jiāozhù)200~300mm厚的耐火澆注(jiāozhù)料。在焙燒中，初生態(tài)的的活性大，可能與質(zhì)耐火材料中的游離發(fā)生莫來(lái)石反應(yīng)（也稱三次莫來(lái)石），使襯磚結(jié)構(gòu)破壞。同時(shí)因?yàn)閷?duì)氧化鋁產(chǎn)品的質(zhì)量有很?chē)?yán)格的要求，內(nèi)襯材料任何雜質(zhì)的混入都直接影響產(chǎn)品的性能。所以，焙燒爐主要采用含量高（不小于45%）的澆注(jiāozhù)料和噴涂料。閃速爐第二十七頁(yè)，共38頁(yè)。電解槽過(guò)去：電解槽內(nèi)襯一般采用致密優(yōu)質(zhì)炭磚砌筑，非工作層為高鋁磚砌筑，絕熱層多采用輕質(zhì)高鋁磚和耐火纖維制品，并用鋼制殼體固定(gùdìng)。但：因碳與鈉反應(yīng)形成新化合物，使磚襯結(jié)構(gòu)松弛，強(qiáng)度降低，磚襯出現(xiàn)裂縫。隨后電解質(zhì)和鋁液延裂縫滲入，在高溫下鋁會(huì)與碳反映生成AL4C3,AL4C3與碳結(jié)合松散，從而使裂縫擴(kuò)展最終→→導(dǎo)致電解槽槽殼變形及內(nèi)襯嚴(yán)重蝕損而縮短使用壽命。鋁工業(yè)爐用耐火材料(nàihuǒcáiliào)第二十八頁(yè)，共38頁(yè)。目前：電解槽槽底陰極材料開(kāi)始采用導(dǎo)電能力高，抗侵蝕性能(xìngnéng)更優(yōu)的石墨制品。由于TiB2在導(dǎo)電性，抗鋁液與冰晶石的侵蝕性都很好，與鋁液潤(rùn)濕性也好，有實(shí)驗(yàn)報(bào)道在槽底炭塊上覆蓋一層TiB2涂層后，可降低電耗，延長(zhǎng)電解槽使用壽命。電解槽側(cè)墻炭磚最大的缺點(diǎn)是抗氧化性能(xìngnéng)差，強(qiáng)度低。為使側(cè)墻不氧化，又具有較大的電阻，并能抗鋁液和冰晶石的侵襲，現(xiàn)在鋁電解槽側(cè)墻已經(jīng)采用氮化硅結(jié)合碳化硅磚。采用這種磚砌筑后，不僅延長(zhǎng)了使用壽命，減少了漏電，降低了電耗，還可以減少原來(lái)側(cè)墻的厚度，增加電解槽的容積。鋁工業(yè)爐用耐火材料(nàihuǒcáiliào)電解槽第二十九頁(yè)，共38頁(yè)。在電解鋁的生產(chǎn)過(guò)程(guòchéng)中，電解質(zhì)中的NaF等液體與蒸汽能通過(guò)槽底碳質(zhì)陰極深入到下面隔熱層中。隔熱層滲入NaF等后，熱導(dǎo)率增大，碳質(zhì)陰極溫度就會(huì)降低，若其溫度降至850℃以下，NaF就會(huì)在碳質(zhì)陰極內(nèi)結(jié)晶，使炭磚鼓脹、破壞。為保證碳質(zhì)陰極內(nèi)溫度在850℃以上，其辦法就是在碳陰極與隔熱材料之間鋪一層防滲料，使NaF等不能滲入到隔熱層，又具有良好的保溫性能。鋁工業(yè)爐用耐火材料(nàihuǒcáiliào)電解槽第三十頁(yè)，共38頁(yè)。鋁工業(yè)爐用耐火材料(nàihuǒcáiliào)電解槽第三十一頁(yè)，共38頁(yè)。鋁熔煉爐和保溫(bǎowēn)爐鋁熔煉爐反射爐接觸鋁液的工作襯，一般采用Al2O3含量為80%~85%的高鋁磚砌筑；熔煉高純金屬鋁時(shí)，采用莫來(lái)石磚或剛玉磚。在爐床斜坡(xiépō)和裝廢舊鋁料等易侵蝕和磨損的部位，用氮化硅結(jié)合氮化硅磚。流鋁槽和出鋁口等部位，鋁液沖刷嚴(yán)重，一般采用自結(jié)合或氮化硅結(jié)合的碳化硅磚，也有用鋯英石磚做內(nèi)襯；輸送鋁液管道的好材料——鈦酸鋁——具有線膨脹系數(shù)低，抗熱震性好，熱導(dǎo)率低，保溫