CN1252396A - 防渗透抗侵蚀耐火材料 - Google Patents
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Abstract
一种防渗透抗侵蚀耐火材料,其配方化学组成为SiO250~55%(重量,下同),Al2O335~40%、Fe2O3< 3%、TiO2+杂质< 7%。其干式散状捣打料由各种低铁铝硅质材料按骨料:细粉=50~60∶40~50比例混合而成。这种耐火材料能与铝电解槽中的Na+、NaF、冰晶石接触时形成表现釉化层,能阻止电解液向内层渗透和侵蚀,延长电解槽使用寿命。也可用于其窑炉含碱性物质侵蚀的部位,使用时加入一定量的结合剂即可。
Description
本发明涉及一种耐火材料,特别是防渗透抗侵蚀耐火材料。
由于传统的铝电解槽用耐火材料,在高温下会被槽中的液态或蒸汽态的Na+、NaF和冰晶石渗透侵蚀,导致耐火材料结构被破坏,进一步渗透到隔离层时,电解槽保温效果欠佳,表面温度升高,冰晶石大量流失。为了解决此问题,国内外同行做了大量研制试验取得了一些进展,有的申请了专利,如中国专利申请号96120239.4.铝电解槽用抗侵蚀耐火材料,提供了一种解决方案,但未见实施效果报道。
本发明的目的在于提供一种防渗透抗侵蚀耐火材料的新配方,这种耐火材料与Na+、NaF和冰晶石蒸汽或液体接触时快速形成一层釉面层,阻止Na+、NaF和冰晶石继续向下渗透,且可避免定形耐火材料因长期使用而出现裂纹。
本发明的化学组成重百分比为:SiO2 50~55%、Al2O3 35~40%、Fe2O3<3%、TiO2+杂质<7%,由多种低铁铝硅质耐火材料破成骨料,与粉料按比例混合而成,骨料与粉料之比为50~60∶30~40,其中骨料粒径<6mm,分三个级别组成,3~6mm的占30~35%,1~3mm占20~25%,<1mm的占10~15%,化学成分控制在SiO2 50~60%、Al2O3 40~50%,其中骨料起骨架作用,细粉采用各种低铁铝硅质耐火材料加1%左右的TiO2,共磨成粒径小于0.088mm粉料,化学成分控制在Al2O3 25~30%、SiO2 65~70%,其作用在于将骨料胶结成一整体。由于本发明采用了优选特定的配方和合理的颗粒级配,避免了对原料的特殊要求,既可采用普通铝硅质耐火材料,也可采用高硅质的耐火材料,只要骨料与颗粒料级配恰当,Al2O3和SiO2在要求范围内,再添加1%左右的TiO2即可。而且本发明与其它材料同时在实验室作抗腐蚀试验,其效果优于其它材料。
对比试验结果说明如下:
图1是本发明试样结果
图2是加拿大试样结果
图3为国内某厂试样结果
图中,[1]为耐火砖,[21]为本发明试样所用防渗抗侵蚀耐火材料,[13]为本发明形成的釉面层,[22]、[23]、[32]、[33]分别为第二种、第三种耐火材料和形成的釉面层。图中均采用120×120×65mm,正中带Ф50mm通孔的耐火砖,在三块试验砖底下垫放厚10mm的120×120mm耐火板,将三种不同的防渗透抗侵蚀耐火材料加入孔中,边加边夯实,至高度为50mm的地方,在夯实过程中,用力一样均匀,次数一样;将冰晶石加入孔内至与砖面平;在试验砖上盖好120×120×10mm的耐火盖板;将三种试样连同其垫板、盖板,送入电炉中,于950℃,保温48小时,冷却后取出;切开三个试样观察断面、釉面生成情况,并测量未反应防渗料高度与釉面厚度,其结果如下:图1中釉面厚为1~3mm,未反应防渗料高度为48mm,图2中釉面层1~3mm,未反应防渗料高度为47mm;图3中,釉面层厚度为1~3mm,未反应防渗料高度为45mm。
以上结果表明,本发明的防渗料生成釉面层的速度快于其它二种,明显优于第3种。其原因在于本发明Al2O3含量范围非常适于生成釉面,而第三种因Al2O3含量较低生成釉面慢,其防渗料中SiO2与F-的反应生成挥发性SiF4较多,故未反应防渗料的厚度较低,第二种因为其铝含量较高,故生成速度也较慢。
为了检验釉面层的质量,我们作了进一步试验,其方法如下:按前述试验方法,将试样冷却却取出,从试样孔的下方将未反应的防渗料掏空只留下釉面层,再在釉面上加冰晶石至砖面平,然后盖好盖板,送入炉内于950℃保温48小时冷却取出,观察结果显示:图1、图2的釉面平整,图3釉面下塌,这说明图3中的釉面质量不好,其原因是生成的釉面中钠霞石成分较图1、图2低(钠霞石的熔点为1526℃),且因为其Fe2O3、K2O、Na2O等低熔点物质都降低了釉面的熔点。
通过以上对比试验证明,在本发明范围内配成的干式捣打料,其防渗透抗侵蚀性能优于其它二种,且原料可采用普通铝硅质耐火材料,它将对推广应用产生积极效果。
Claims (3)
1、一种防渗透抗侵蚀耐火材料,其特征在于其化学组成的重量百分比为:SiO2 50~55%、Al2O3 35~40%、Fe2O3<3%、TiO2+杂质<7%,杂质包括:K2O、Na2O、CaO、MgO等。
2、如权利要求1所述的一种防渗透抗侵蚀耐火材料,特征在于其干式散状捣打料由各种低铁铝硅质材料按骨料:细粉之比为50~60∶40~50的比例混合而成。
3、如权利要求1所述的一种防渗透抗侵蚀耐火材料,其特征在于骨料的粒径小于6mm,其中3~6mm的占30~35%,1~3mm的占20~25%,小于1mm的占10~15%,化学成分控制在Al2O3 40~50%、SiO2 50~60%;细粉部分粒径小于0.088mm,由各种低铁铝硅质材料加1%的TiO2共磨而成,其化学成分控制范围为Al2O3 25~30%、SiO2 65~70%。
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