铝电解槽用干式防渗耐火材料的开发及防渗机理研究

摘要

本文为了解决铝电解槽底部的渗漏问题,以85高铝矾土为原料,采用震动法致密堆积,研究了铝矾土干式耐火料的三级颗粒致密堆积的级配方案,采用自然堆积法探讨了颗粒级配对混料流动性及安息角的影响,分析了烧结剂和膨胀剂对烧结温度范围的影响,测定了干式料的烧结强度和气孔率,同时用静态坩埚腐蚀法对烧结体的抗熔融金属铝和电解质腐蚀性能进行了测定,通过XRD、显微观察等手段分析了各种烧结体及腐蚀层的组成及基质微观结构,总结出铝矾土干式耐火材料防渗机理和实验配方. 结果显示,三级级配的干式料粗、中、细颗粒含量分别为35～60﹪、20～35﹪、20～30﹪13寸,可以获得致密堆积.混料中细颗粒含量越多,安息角越大；含水量较少时,在毛细管力作用下,增加水量能够显著降低干混料的震动堆积密度；以硼酸、粘土、钾长石为烧结剂时,铝矾土干式料的初始烧结温度分别为700℃、800℃和800℃,但粘土在900～1000℃的粘土分解有损于材料烧结强度.六偏磷酸钠与氧化镁生成链状物质,二者同时添加能提高基体强度.添加硅微粉时烧结温度为1100～1300℃,高于1300℃,硅微粉出现熔融现象,材料气孔率升高,耐火度降低；镁砂和蓝晶石作为高温膨胀剂,其发生显著膨胀作用的温度分别为1300℃和1400℃；钾长石能与电解质反应生成高粘度的玻璃态物质氟铝酸盐和霞石,能够有效抵抗电解质渗透和侵蚀,熔融石英通过自身与电解质接触熔融,生成高粘度玻璃质,也能抵抗电解质渗透和侵蚀. 添加改性剂的铝矾土干式防渗料可以显著降低生产成本,从实验效果来看,其防渗抗腐蚀性能优于国产防渗料.

目录

文摘

英文文摘

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1. 绪论

1.1. 研究背景

1.2. 铝质耐火材料的简介和基质料的改性

1.3. 干式耐火材料优势及应用

1.3.1. 铝质干式耐火材料的特征

1.3.2. 干式耐火材料的应用

1.3.3. 铝质干式耐火材料研究现状及存在问题

1.4. 本研究的目的、意义及主要内容

2. 实验原理及基本方法

2.1. 实验原料、工艺路线和研究方法

2.1.1. 颗粒级配对致密堆积和混料安息角的影响

2.1.2. 含水量对不同粒径颗粒混料堆积密度的影响

2.1.3. 烧结剂对干式捣打料烧结性能的影响

2.1.4. 膨胀剂对耐火材料气孔率的影响

2.2. 熔融铝和电解质侵蚀

3. 干式耐火材料的成型性能

3.1. 前言

3.2. 实验方法

3.3. 颗粒级配对堆积密度的影响

3.4. 细颗粒对干混料安息角（休止角）的影响

3.5. 水分含量对颗粒堆积的影响

3.6. 本章小结

4. 干式耐火材料的烧结性能

4.1. 前言

4.2. 实验方法

4.3. 复合烧结剂中各成分对干式耐火材料初始烧结性能

4.3.1. 硼酸

4.3.2粘土

4.3.3. 钾长石

4.3.4. 六偏磷酸钠

4.3.5. 硅微粉

4.4. 膨胀剂

4.4.1. 镁砂

4.4.2. 蓝晶石

4.5. 本章小结

5. 铝质干式耐火材料的防渗抗侵蚀性能

5.1. 前言

5.2. 实验方法

5.3. 抗熔融铝的侵蚀

5.4. 抗电解质的侵蚀

5.5. 本章小结

结论

致谢

参考文献

作者在校期间撰写和发表的论文在校期间发表的论文：