在世界有色金屬(shu)生(sheng)產中，鋁(lv)的(de)(de)年產量(liang)居 位，遠(yuan)遠(yuan)超過(guo)其他有色金屬(shu)。鋁(lv)工業(ye)每年消耗的(de)(de)耐火(huo)材料比銅、鉛、鋅冶煉消耗的(de)(de)耐火(huo)材料的(de)(de)總量(liang)還多得多。金屬(shu)鋁(lv)的(de)(de)生(sheng)產方(fang)法為(wei)固定(ding)的(de)(de) 兩步(bu)制取(qu)法: 步(bu)，用濕法從鋁(lv)磯土礦(kuang)中制取(qu)氧化鋁(lv);第(di)二步(bu)，以工業(ye)氧化鋁(lv)為(wei)原料,采(cai)用熔(rong)鹽電解法制取(qu)金屬(shu)鋁(lv)。生(sheng)產過(guo)程中所使用的(de)(de)高(gao)溫窯爐(lu)有回轉窯、熔(rong)鹽電解槽、熔(rong)鋁(lv)爐(lu)等。

鋁工(gong)業爐的(de)耐火(huo)材料(liao)消耗量(liang)很大(da)。其原因在于,在制取AI2O3時，物(wu)料(liao)中堿性物(wu)質(zhi)對回轉窯耐火(huo)材料(liao)的(de)侵蝕(shi)特(te)別嚴重。在熔煉鋁的(de)過程中，即便在較(jiao)低溫度下，金屬鋁仍具(ju)有(you)很強的(de)滲透能力，一(yi)旦(dan)滲入磚內，將與磚中的(de)SiO2反應(ying)， 把Si還原出來，破壞(huai)了耐火(huo)材料(liao)的(de)組織結構， 使爐襯產生(sheng)變質(zhi)層，疏松、剝落而損毀。其反 應(ying):3SiO2 + 4Al —2Al2O3 + 3SiO

因此，含SiO2的(de)耐(nai)火(huo)材料均不宜作為金屬(shu)鋁(lv)熔煉設備的(de)筑爐材料。所以一般(ban)鋁(lv)工業(ye)爐用(yong)耐(nai)火(huo)材料，除高(gao)鋁(lv)磚外,常用(yong)碳質制品(pin)。

一、氧化(hua)鋁回轉窯用耐火材料

目前，由(you)于原料的(de)(de)原因，我國氧化鋁(lv)(lv)的(de)(de)生產流程(cheng)大多采(cai)用(yong)燒(shao)結法和聯(lian)合(he)法。鋁(lv)(lv)礬土的(de)(de)干(gan)燥(zao)、煅燒(shao)，氫(qing)氧化鋁(lv)(lv)的(de)(de)焙(bei)燒(shao)等(deng)工藝大多釆(bian)用(yong)回轉(zhuan)窯(yao)。近年來，引(yin)進的(de)(de)流態化焙(bei)燒(shao)裝置已普遍使用(yong)，但(dan)在(zai)一些(xie)老廠回轉(zhuan)窯(yao)仍占較大的(de)(de)比重。

回轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)窯(yao)(yao)(yao)是氧化鋁熟料(liao)(liao)的燒(shao)結(jie)窯(yao)(yao)(yao)。在(zai)(zai)制(zhi)取(qu)氧化鋁時，先將鋁礬(fan)土(tu)與純堿(jian)和石(shi)灰(hui)按比(bi)例(li)配料(liao)(liao)裝進回轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)窯(yao)(yao)(yao)，經(jing)(jing)過(guo)1200~1300℃煅燒(shao)后(hou)出窯(yao)(yao)(yao)，而后(hou)經(jing)(jing)適當處理制(zhi)成(cheng)氫(qing)氧化鋁及母液;將氫(qing)氧化鋁裝進回轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)窯(yao)(yao)(yao)中，在(zai)(zai)I200℃的高溫(wen)煅燒(shao)即可(ke)制(zhi)成(cheng)。回轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)窯(yao)(yao)(yao)內(nei)的煅燒(shao)過(guo)程(cheng)為：高溫(wen)火焰和被(bei)加熱物料(liao)(liao)在(zai)(zai)爐內(nei)作逆向運(yun)動(dong)。堿(jian)石(shi)灰(hui)鋁磯土(tu)生料(liao)(liao)漿（含水(shui)40%）或氫(qing)氧化鋁（含水(shui)12% ~ 18%）由(you)窯(yao)(yao)(yao)尾加入(ru)，經(jing)(jing)低溫(wen)干燥脫水(shui)、加熱、高溫(wen)煅燒(shao)，從(cong)窯(yao)(yao)(yao)頭出料(liao)(liao)而高溫(wen)氣體由(you)窯(yao)(yao)(yao)頭向窯(yao)(yao)(yao)尾流動(dong)。因此窯(yao)(yao)(yao)內(nei)分為預熱帶(dai)和高溫(wen)燉燒(shao)帶(dai)。為防(fang)止漿料(liao)(liao)在(zai)(zai)加熱煅燒(shao)過(guo)程(cheng)中粘結(jie)窯(yao)(yao)(yao)襯(chen)和強化傳熱 過(guo)程(cheng),在(zai)(zai)耐火材料(liao)(liao)砌(qi)體間(jian)還(huan)設(she)置有(you)鏈條,在(zai)(zai)窯(yao)(yao)(yao)體作旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)運(yun)動(dong)過(guo)程(cheng)中，不斷地打擊物料(liao)(liao)和襯(chen)磚，對(dui)窯(yao)(yao)(yao)襯(chen)的使用壽命(ming)有(you)一定的影(ying)響。

氧化鋁生(sheng)產(chan)用(yong)回轉(zhuan)(zhuan)窯(yao)窯(yao)體為鋼板焊接(jie)而成(cheng) 的(de)(de)筒(tong)體，內襯(chen)耐火材(cai)料(liao)(liao)。耐火材(cai)料(liao)(liao)工(gong)作環境惡劣、條(tiao)件(jian)苛(ke)刻。它應當(dang)具有如下一些特性:抗堿侵蝕能力強(qiang)；能長(chang)期(qi)處于1200~1300℃高溫下工(gong)作而不損(sun)毀;能承受動載荷(he)的(de)(de)沖擊;能抵抗爐(lu)料(liao)(liao)的(de)(de)侵蝕;能耐高溫氣流(liu)的(de)(de)沖蝕。回轉(zhuan)(zhuan)窯(yao)所使用(yong)的(de)(de)耐火材(cai)料(liao)(liao)以高鋁磚為主，低溫干燥窯(yao)則使用(yong)黏土磚做內襯(chen)。

現在(zai),不定形耐火資料(liao)在(zai)鋁(lv)工(gong)業得到(dao)了廣泛的(de)(de)(de)(de)運用，在(zai)回轉(zhuan)窯(yao)的(de)(de)(de)(de)窯(yao)口(kou)由于受到(dao)物(wu)料(liao)的(de)(de)(de)(de)高 溫(wen)磨損和熱震應力的(de)(de)(de)(de)作用,窯(yao)口(kou)極(ji)易變形損壞；在(zai)氧(yang)化鋁(lv)熟料(liao)窯(yao)的(de)(de)(de)(de)過渡帶(dai)，環境溫(wen)度為400~ 1000℃：，受堿(jian)腐蝕和機械性損壞（震動、歪(wai)曲）嚴(yan) 重，內(nei)襯經常(chang)脫落。回轉(zhuan)窯(yao)也(ye)有用鋼纖維(wei)增強澆注料(liao)的(de)(de)(de)(de)，主要用在(zai)預熱帶(dai)、窯(yao)口(kou)、窯(yao)尾、冷卻機。

氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)焙(bei)(bei)燒(shao)是氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)生產(chan)進程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)最后 一道工序，主(zhu)要是烘干氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)濾餅中(zhong)的(de)(de)(de)附著水、結晶水，并將一部(bu)分β型氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)轉化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成α型氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)。現在國內(nei)主(zhu)要氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)廠家(jia)的(de)(de)(de)氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv) 焙(bei)(bei)燒(shao)已(yi)悉數或部(bu)分釆用引入的(de)(de)(de)流(liu)(liu)態(tai)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)焙(bei)(bei)燒(shao)裝 置。流(liu)(liu)態(tai)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)焙(bei)(bei)燒(shao)設備分流(liu)(liu)態(tai)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)閃(shan)速焙(bei)(bei)燒(shao)爐、循 環(huan)流(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)床焙(bei)(bei)燒(shao)爐、懸浮(fu)焙(bei)(bei)燒(shao)爐3種爐型，盡管所運用的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)火(huo)(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)不盡相同(tong)，但都很(hen)多運用不定形(xing)耐(nai)(nai)(nai)(nai)火(huo)(huo)(huo)資料(liao)（耐(nai)(nai)(nai)(nai)火(huo)(huo)(huo)可塑料(liao)或耐(nai)(nai)(nai)(nai)火(huo)(huo)(huo)澆注料(liao)），其用量占所用耐(nai)(nai)(nai)(nai)火(huo)(huo)(huo)資料(liao)的(de)(de)(de)50%~70%。流(liu)(liu)態(tai)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)閃(shan)速焙(bei)(bei)燒(shao)爐的(de)(de)(de)不定形(xing)耐(nai)(nai)(nai)(nai)火(huo)(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)悉數從德(de)國引入, 循環(huan)流(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)床焙(bei)(bei)燒(shao)爐的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)火(huo)(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)悉數為(wei)國內(nei)生產(chan)。

氧(yang)化(hua)(hua)鋁氣體(ti)懸(xuan)浮焙(bei)(bei)燒(shao)爐是用來焙(bei)(bei)燒(shao)氫氧(yang)化(hua)(hua) 鋁的(de)專(zhuan)用設備，其工藝及自動化(hua)(hua)水平(ping)都很高(gao),焙(bei)(bei) 燒(shao)進程在高(gao)溫爐體(ti)的(de)作業(ye)溫度約1200℃,高(gao)風(feng)速(su) 的(de)條件下完結，同時由于所處理(li)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)鋁物料 硬度較大,流動性好(hao),對氧(yang)化(hua)(hua)鋁產品(pin)的(de)質量有很嚴厲的(de)要(yao)求，內襯資料任何雜質的(de)混(hun)入(ru)都直(zhi)接影響產品(pin)的(de)功(gong)能，因(yin)而(er)要(yao)求耐火資料必須(xu)滿足下列(lie)條件:耐高(gao)溫、耐磨損、強度高(gao)、熱穩(wen)定功(gong)能好(hao)，整體(ti)性好(hao)，密封性強。

電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)槽是生產電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)鋁(lv)的(de)核心設備,電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)槽通常為矩形鋼殼(ke)，內(nei)(nei)襯炭(tan)磚(zhuan)。電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie) 槽中(zhong)懸有一(yi)炭(tan)陽(yang)極(ji)，其(qi)炭(tan)質槽底為陰極(ji)。鋁(lv)電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)選(xuan)用冰晶石、氟化(hua)鋁(lv)、氟化(hua)鋰等熔(rong)(rong)液為電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)質，在970℃左(zuo)右將AI2O3熔(rong)(rong)化(hua),在電(dian)(dian)(dian)場力的(de)作用下電(dian)(dian)(dian)離，電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)復(fu)原(yuan)出(chu)來的(de)金屬鋁(lv)熔(rong)(rong)體沉(chen)積于(yu)槽底陰極(ji)，陽(yang)極(ji)放(fang)出(chu)的(de)氧(yang)與(yu)(yu)炭(tan)陽(yang)極(ji)反響生成 CO2或CO。電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)反響放(fang)出(chu)的(de)熱量使電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)槽 與(yu)(yu)鋁(lv)保(bao)持熔(rong)(rong)融狀況，一(yi)定時(shi)間從(cong)槽內(nei)(nei)放(fang)出(chu)的(de)鋁(lv)液,并向槽內(nei)(nei)添加定量的(de)氧(yang)化(hua)鋁(lv)與(yu)(yu)冰晶石; 電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)溫(wen)度為900~ 1000℃。

在(zai)電解(jie)槽(cao)底(di)作業層一般用(yong)炭塊砌(qi)筑。但因(yin)碳(tan)與(yu)鈉的反(fan)響構成(cheng)新化(hua)合(he)物(wu)，磚(zhuan)(zhuan)襯結構松懈，強度降低(di)，炭塊呈現裂(lie)縫。隨后電解(jie)質和鋁液(ye)沿(yan)裂(lie)縫進入，在(zai)高溫下鋁與(yu)碳(tan)反(fan)響 成(cheng)與(yu)碳(tan)結合(he)松散，從而(er)使(shi)裂(lie)縫擴展,最(zui)終(zhong)導致電解(jie)槽(cao)槽(cao)殼變形及內襯的嚴峻蝕 損而(er)縮短運用(yong)壽命。因(yin)而(er)，電解(jie)槽(cao)槽(cao)底(di)陰極材料正由原來的無定形炭磚(zhuan)(zhuan)改為選用(yong)半石墨化(hua)炭磚(zhuan)(zhuan)或石墨化(hua)炭磚(zhuan)(zhuan)。

鋁電(dian)解槽側墻內襯的(de)損毀(hui)主要原因有:從(cong)鋼(gang)殼與磚(zhuan)襯間吸入(ru)空氣引(yin)起(qi)資料的(de)氧(yang)化;高溫 下冰晶(jing)石、NaF和(he)鋁液的(de)腐蝕;熔體(ti)流(liu)動造成的(de)沖刷;溫度(du)波(bo)動及熱膨脹引(yin)起(qi)熱應力(li)。

鋁(lv)電(dian)解槽(cao)的(de)側(ce)(ce)墻一(yi)直沿用(yong)無定形炭塊(kuai)、石(shi)墨(mo)炭塊(kuai)等，這類資(zi)料(liao)最喪命的(de)缺點是抗氧(yang)化(hua)功(gong)能(neng)差，強(qiang)度低。為了使(shi)側(ce)(ce)墻不氧(yang)化(hua),又具(ju)有(you)較大(da)的(de)電(dian)阻(zu),側(ce)(ce)墻正朝著部分或悉數(shu)選用(yong)SiC 質材(cai)料(liao)方向發展。氮化(hua)硅(gui)(gui)結合(he)的(de)碳化(hua)硅(gui)(gui)磚運用(yong)更好 。氮化(hua)硅(gui)(gui)結合(he)的(de)碳化(hua)硅(gui)(gui)磚,其具(ju)有(you)優異(yi)的(de)高溫(wen)力學功(gong)能(neng)、導熱(re)性好，在內側(ce)(ce)易(yi)構成冷凝渣(zha)；電(dian)阻(zu)率大(da)，削減側(ce)(ce)壁的(de)電(dian)流丟失；材(cai)料(liao)不易(yi)被氧(yang)化(hua);不與(yu)鋁(lv)液、冰晶石(shi)等熔體起反(fan)應;機械強(qiang)度高，還可(ke)大(da)大(da)削減襯磚厚(hou)度,添加(jia)電(dian)解槽(cao)的(de)容積，穩定操作。例如(ru)原來(lai)用(yong)炭磚時側(ce)(ce)墻厚(hou)度約(yue)200~400mm,釆用(yong)氮化(hua)硅(gui)(gui)結合(he)的(de)碳化(hua)硅(gui)(gui)磚后側(ce)(ce)墻厚(hou)度只要75 mm。

二(er)、槽底下面的(de)阻擋層

在電(dian)(dian)解(jie)鋁生產中，Na與NaF的蒸氣和液 體能(neng)經過槽底(di)陰極材(cai)(cai)料(liao)(liao)進入到下面(mian)隔熱(re)層(ceng)(ceng)。隔熱(re)層(ceng)(ceng)進入NaF等后(hou)熱(re)導率添(tian)加，電(dian)(dian)解(jie)槽熱(re)效(xiao)率降低(di),作業狀況惡化，直至槽子破(po)損(sun)。陰極材(cai)(cai)料(liao)(liao)下面(mian)“阻擋(dang)層(ceng)(ceng)”即(ji)在陰極耐火材(cai)(cai)料(liao)(liao)與保(bao)溫材(cai)(cai)料(liao)(liao)間夾一層(ceng)(ceng)能(neng)阻撓電(dian)(dian)解(jie)質滲透(tou)的資(zi)料(liao)(liao)，又具有杰(jie)出的保(bao)溫功能(neng)。一種新式(shi)“阻擋(dang)層(ceng)(ceng)”材(cai)(cai)料(liao)(liao)干式(shi)防滲料(liao)(liao)現在得到了很(hen)好的運用。

三(san)、熔煉爐和保(bao)溫(wen)爐用耐火資料

原生(sheng)鋁(lv)(lv)錠及(ji)(ji)廢(fei)鋁(lv)(lv)熔化(hua)(hua)與(yu)合金(jin)(jin)化(hua)(hua)常用(yong)的(de)(de)熔煉(lian)爐多選用(yong)燃(ran)氣或(huo)燃(ran)油(you)的(de)(de)固定式(shi)或(huo)傾動式(shi)反射爐，也有選用(yong)電阻反射爐、感應坩堝(guo)爐。熔煉(lian)爐內鋁(lv)(lv)液和鋁(lv)(lv)合金(jin)(jin)化(hua)(hua)的(de)(de)溫度盡管只要 700?800℃，但鋁(lv)(lv)及(ji)(ji)其鋁(lv)(lv)合金(jin)(jin)中(zhong)的(de)(de)鎂、硅與(yu)銅(tong)等(deng)都(dou)很活潑，很易與(yu)耐(nai)火材料中(zhong)一些組元反應，造成耐(nai)火材料損壞。鋁(lv)(lv)熔煉(lian)爐的(de)(de)腐蝕(shi)損壞機理主要是：

鋁液易于進入耐火材料；

鋁及其合金中的(de)合金元素對一些(xie)(xie)氧化物具(ju)有很(hen)強的(de)復原能(neng)力，而(er)且所產(chan)生(sheng)的(de)氧化還原反響是強放熱反應(ying);一些(xie)(xie)合金元素如鎂具(ju)有很(hen)高(gao)的(de)蒸(zheng)氣(qi)壓(ya)，其蒸(zheng)氣(qi)比鋁液更易(yi)進入耐火材(cai)(cai)料(liao)，而(er)且進入耐火材(cai)(cai)料(liao)后隨之又被氧化,最終導致耐火材(cai)(cai)料(liao)質變、結構(gou)疏松和損壞；

在大型熔鋁爐(lu)(lu)的(de)熔煉進程中(zhong)，由于不斷(duan)添加鋁錠及(ji)(ji)合金(jin),鋁錠及(ji)(ji)合金(jin)塊對爐(lu)(lu)口、爐(lu)(lu)底(di) 及(ji)(ji)爐(lu)(lu)墻的(de)碰擊及(ji)(ji)磨損十分嚴峻；

鋁錠及合金塊的參加、鋁液的流出、爐內溫(wen)度(du)的波動等，對耐火材料襯(chen)體(ti)造(zao)成(cheng)熱震損壞(huai)。

鋁(lv)(lv)熔(rong)煉反(fan)(fan)射(she)爐(lu)用(yong)(yong)(yong)耐(nai)火(huo)材料(liao)(liao)要(yao)求抗(kang)鋁(lv)(lv)液及鎂蒸氣的(de)(de)進入，有 的(de)(de)抗(kang)磨損(sun)和(he)抗(kang)熱沖(chong)擊功能等(deng)(deng)。鋁(lv)(lv)熔(rong)煉反(fan)(fan)射(she)爐(lu)接觸(chu)鋁(lv)(lv)液的(de)(de)爐(lu)襯(chen)(chen)，一般選(xuan)用(yong)(yong)(yong) AI2O3含量(liang)為80%?85%的(de)(de)高(gao)鋁(lv)(lv)磚(zhuan)(zhuan)砌(qi)筑(zhu);熔(rong)煉高(gao)純金屬鋁(lv)(lv)時，選(xuan)用(yong)(yong)(yong)莫(mo)來石磚(zhuan)(zhuan)或(huo)剛玉(yu)磚(zhuan)(zhuan)。在爐(lu)床斜坡(po)和(he)裝廢舊鋁(lv)(lv)料(liao)(liao)等(deng)(deng)易腐蝕和(he)磨損(sun)的(de)(de)部(bu)位(wei)(wei), 用(yong)(yong)(yong)氮化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)結(jie)合(he)(he)的(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)磚(zhuan)(zhuan)。流(liu)鋁(lv)(lv)槽和(he)出鋁(lv)(lv)口(kou)等(deng)(deng) 部(bu)位(wei)(wei),鋁(lv)(lv)液沖(chong)刷嚴峻(jun)，一般選(xuan)用(yong)(yong)(yong)自結(jie)合(he)(he)或(huo)氮化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui) 結(jie)合(he)(he)的(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)磚(zhuan)(zhuan)，也有用(yong)(yong)(yong)錯英(ying)石磚(zhuan)(zhuan)作內襯(chen)(chen)。出 鋁(lv)(lv)口(kou)阻塞物(wu)，選(xuan)用(yong)(yong)(yong)真空澆鑄的(de)(de)耐(nai)火(huo)纖維效(xiao)果較 好。不觸(chu)摸鋁(lv)(lv)液的(de)(de)爐(lu)襯(chen)(chen)，一般選(xuan)用(yong)(yong)(yong)黏土(tu)磚(zhuan)(zhuan)、黏土(tu) 質耐(nai)火(huo)澆注料(liao)(liao)或(huo)耐(nai)火(huo)可(ke)塑料(liao)(liao)。流(liu)鋁(lv)(lv)槽的(de)(de)內襯(chen)(chen), 一般選(xuan)用(yong)(yong)(yong)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)磚(zhuan)(zhuan)，也可(ke)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)電熔(rong)泡沫硅(gui)(gui)(gui)磚(zhuan)(zhuan)預制磚(zhuan)(zhuan)。

現在，隨著熔(rong)鋁爐的(de)大型化、強化鍛煉的(de)要(yao)求,高強抗(kang)鋁滲透(tou)澆注料由于具(ju)有(you) 抗(kang)鋁液 及鎂蒸氣的(de)進入(ru)功能(neng)，有(you) 的(de)抗(kang)磨損和抗(kang)熱(re)沖擊(ji)功能(neng)等得到了很好的(de)運用。（來源：榮盛耐(nai)材）