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熔铝炉用耐火材料分析

发布时间:2021-06-17

典型的铝冶炼炉里衬用耐火材料,通常都选用高铝质耐火材料、Si3N4结合SiC质耐火材料砌筑。当采用高铝质耐火材料时,由于该耐火材料中的SiO2和杂质Fe2O3等成分会被还原成Si和Fe而熔入金属铝中,结果则难以获得高纯度金属铝。

当采用Si3N4结合SiC质耐火材料时,虽然可以降低不纯物熔入金属铝内,而获得较高纯度的金属铝,但由于Si3N4结合SiC质耐火材料中含有Si成分,因而仍然存在金属铝从耐火材料中拾取Si的危险。

因此,要制取极高纯度铝,则需要一种不会引入杂质的耐火材料。

根据化学原理,在已有的耐火材料产品中,认为以制取金属铝相同的原料——Al2O3作为原料所生产的刚玉质耐火材料即能满足上述要求。这种刚玉质耐火材料主要以烧结氧化铝或板状氧化铝为原料并配入适当数量的氧化铝微粉制成,其技术关键是需要采用纯净基质,实现氧化铝的自洁结构,以获得高强度而又不会有杂质成分熔入金属铝中。

另外,由于铝厂在铝冶炼过程中,温度变化很大,所以用于铝冶炼炉的内衬耐火材料应具有在温度急变的情况下不剥落、抗热震性能好等特点。由此可见,一种具有不使金属铝受到杂质成分侵入,而又具有高抗热震性能的刚玉质耐火材料才是生产高纯度铝选用的重要耐火材料。这种刚玉质耐火材料中Al2O3含量大于94%,耐热震性高,其性能指标如表所示。

当采用A砖(Al2O3含量为94%)作为冶炼99.99%Al的冶炼炉里衬时,发现制取的金属铝中杂质明显减少,而且比使用Si3N4结合SiC砖里衬杂质更少。进一步研究则证明,将94%Al2O3的刚玉砖砌筑的冶炼炉用于制取99.999%Al以及99.9999%Al都获得了成功。可见,这种通过增加基质,强化结合,组织致密的、A12O3含量大于94%的特种刚玉砖是生产高纯度金属铝用耐火材料。

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