不定形耐火材料使用于煉鋁工業(yè)的新方向

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1、維普資訊http://www.cqvip.com2004年2月第29卷第1期國(guó)外耐火材料不定形耐火材料使用于煉鋁工業(yè)的新方向摘要：隨著煉鋁工業(yè)的發(fā)展，鋁合金熔融爐及保溫爐用耐火材料也由磷酸鹽結(jié)合高鋁磚向低水泥澆注料方向發(fā)展。為防止液態(tài)鋁向耐火材料中的滲透，常使用反潤(rùn)濕劑以增大液態(tài)鋁和耐火材料之間的潤(rùn)濕角，同時(shí)可延長(zhǎng)耐火材料在高溫下的使用壽命。關(guān)鍵詞：低水泥澆注料；液態(tài)鋁；潤(rùn)濕；磷酸鹽結(jié)合；滲透中圖分類(lèi)號(hào)：TQ175．732文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—7563(2004)01—0001—09生長(zhǎng)的再

2、現(xiàn)，如圖2和圖3所示。當(dāng)鋁首次發(fā)生氧l介紹化時(shí)，會(huì)使氧化鋁容易轉(zhuǎn)變成剛玉，且因體積收縮對(duì)鋁及鋁合金熔融爐及保溫爐的耐火材料受熱導(dǎo)致微裂紋的形成，從而伴隨比重的增加。液態(tài)鋁面而言，低水泥澆注料已取代磷酸鹽結(jié)合的高鋁經(jīng)由微裂紋往熱表面移動(dòng)，并且由于重復(fù)氧化導(dǎo)致磚。原因如下：在低水泥澆注料的結(jié)構(gòu)內(nèi)，有較小剛玉的生長(zhǎng)及剛玉的交替產(chǎn)生，如表1所示。剛玉的氣孔尺寸，液態(tài)鋁及鋁合金較難滲透進(jìn)入耐火材在上層結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)往往是因含鎂和鋅合金之故，當(dāng)料內(nèi)，可避免耐火材料中的氧化物被鋁所還原，同溫度增加到接近1IO0~C時(shí)，剛

3、玉的生長(zhǎng)變得更為時(shí)低水泥澆注料有極佳的耐磨性。近年來(lái)，低水泥活躍，鹽類(lèi)的存在也會(huì)加速此生長(zhǎng)。澆注料因使用液態(tài)鋁作為添加劑而增大了潤(rùn)濕角，故其性能有所改進(jìn)。此種新材料漸漸取代傳統(tǒng)磷酸￡，，一7／鹽結(jié)合磚及低水泥澆注料。7／／／，／o、_x，／／，。2Mgo2鋁的氧化以及耐火材料中的氧化物被鋁、／JC所還原／7／夕／2CBO、／、<／／2／3AI22．1鋁的氧化zro2／／，—。一／／、)／-S鋁是非常活性的元素，因其對(duì)氧有非常強(qiáng)的親／／／／廠、、、2CO合力，使之不僅與空氣中的氧反應(yīng)形成氧化鋁，同／／／／

4、時(shí)也和二氧化碳及一氧化碳還原，形成氧化鋁。圖2／，r／／／1示出氧化物在不同溫度下的自由能。，／／(1)4A1+302—+2Al2O35001000l50020002500(2)2A1+3C()-一2Al2O3+3C溫度／"C(3)4A1+3CO2—2Al2O3+3C圖1溫度和氧化自由能之間的關(guān)系在操作爐的實(shí)際應(yīng)用中，鋁的氧化發(fā)生在兩部分：經(jīng)分析實(shí)用操作爐中所產(chǎn)生的蘑菇狀結(jié)構(gòu)，表·上層結(jié)構(gòu)(稱(chēng)作蘑菇狀結(jié)構(gòu)或菜花狀的剛玉明是以氧化鋁及鋁為主要成分并有少量的硅(表生長(zhǎng))2)。硅是由耐火材料熱面中的氧化硅還原

5、而得，并·與液態(tài)鋁接觸的耐火材料內(nèi)層且逐漸擴(kuò)散進(jìn)入蘑菇狀結(jié)構(gòu)。因此，蘑菇狀結(jié)構(gòu)內(nèi)【剛玉的外部生長(zhǎng)】的硅濃度會(huì)大于與耐火材料接觸面鄰近部位的濃通過(guò)坩堝試驗(yàn)，煉鋁爐的上層結(jié)構(gòu)顯示出剛玉度。在含鎂的合金熔融爐中，發(fā)現(xiàn)蘑菇狀結(jié)構(gòu)中出維普資訊http://www.cqvip.comFeb．2oo4·2·FOREIGNREFRACTORIESVo1．29No．1現(xiàn)氧化鎂及氧化鎂一氧化鋁成分。蘑菇狀結(jié)構(gòu)強(qiáng)度爐子材料換成無(wú)氧化硅的、高純度氧化鋁低水泥澆高，因此非常難以移除。產(chǎn)生的蘑菇狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致復(fù)注料，例如PHLOX18

6、8G7及ALKON442，以及具雜的操作問(wèn)題，例如對(duì)爐子本身產(chǎn)生損害，且亦減有熱面保護(hù)的ALKON82P等。小爐子的內(nèi)部體積。表1氧化鋁的轉(zhuǎn)化高鋁磚(礴酸鹽結(jié)合)高鋁低水泥澆注料非?一b侵蝕的：鋁合金342成分／％．TI3．95Zn4．0—5．0Mg1．O一2．O

7、7l％注：此轉(zhuǎn)化由于氟化物和鹽的存在而被加速l7．2O％si1．55％假如在真空或氬氣氣氛中操作爐子，將不會(huì)產(chǎn)————生蘑菇狀結(jié)構(gòu)。但此操作條件實(shí)際上是不可能的，【剛玉的內(nèi)部生長(zhǎng)】唯一可能的方法是降低操作溫度。最佳的對(duì)策是將圖4(略)顯示高純度鋁(99．99％)滲透進(jìn)入含礴酸鹽結(jié)合高鋁磚，IL：‘l群蠹■h±k‘士厶百■岡曲l±(D低水泥澆注料GIBRAMIAI(B)化學(xué)成分／％AhO，87．191．797．784．05iO25．02．40．04l0．0TiO22．92．10．47(CaO1．2)^o，

8、1．51．4痘量0．0露l-1100*C．48h鼎●--li5i圈警850℃．80h0量瞬II～一鋁合金成分：Zn4％一5％-：Mgl％一2％圖3蘑菇狀結(jié)構(gòu)的再現(xiàn)維普資訊http://www.cqvip.com2004年2月第29卷第1期國(guó)外耐火材料·3·有0．1％SiO：的純氧化鋁磚中，這就是剛玉生長(zhǎng)中，例如莫來(lái)石及鋯英石中(表3)。圖5(略)顯示(850'E，80h)。A為鋁礬土低水泥澆注料，B是磷在坩堝試驗(yàn)下的剛玉生長(zhǎng)和粘土磚性能。表