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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