在世界有(you)色金(jin)屬(shu)生產(chan)中(zhong)(zhong)，鋁(lv)(lv)的年產(chan)量居 位(wei)，遠遠超過(guo)其他(ta)有(you)色金(jin)屬(shu)。鋁(lv)(lv)工業(ye)每年消耗的耐火(huo)材料(liao)比銅、鉛(qian)、鋅冶煉消耗的耐火(huo)材料(liao)的總量還多得(de)多。金(jin)屬(shu)鋁(lv)(lv)的生產(chan)方法(fa)為(wei)固定的 兩(liang)步(bu)制(zhi)(zhi)取(qu)法(fa): 步(bu)，用濕(shi)法(fa)從鋁(lv)(lv)磯土礦中(zhong)(zhong)制(zhi)(zhi)取(qu)氧化鋁(lv)(lv);第二步(bu)，以工業(ye)氧化鋁(lv)(lv)為(wei)原料(liao),采(cai)用熔(rong)鹽(yan)電解(jie)法(fa)制(zhi)(zhi)取(qu)金(jin)屬(shu)鋁(lv)(lv)。生產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)所使用的高溫窯爐有(you)回轉(zhuan)窯、熔(rong)鹽(yan)電解(jie)槽、熔(rong)鋁(lv)(lv)爐等。

鋁工業爐(lu)的耐火(huo)材(cai)料消耗量很大。其(qi)原因在(zai)于,在(zai)制(zhi)取AI2O3時，物(wu)料中堿性物(wu)質對回(hui)轉(zhuan)窯耐火(huo)材(cai)料的侵(qin)蝕特別嚴重。在(zai)熔煉鋁的過程(cheng)中，即便在(zai)較低溫度下，金屬鋁仍具(ju)有很強的滲(shen)透能力，一旦滲(shen)入磚(zhuan)內，將與磚(zhuan)中的SiO2反(fan)應， 把Si還原出來，破壞了耐火(huo)材(cai)料的組織結構， 使爐(lu)襯產生變質層(ceng)，疏松、剝落而損毀。其(qi)反(fan) 應:3SiO2 + 4Al —2Al2O3 + 3SiO

因此，含SiO2的(de)耐火材(cai)(cai)料(liao)(liao)均(jun)不宜(yi)作為金屬鋁熔煉(lian)設(she)備的(de)筑爐材(cai)(cai)料(liao)(liao)。所以(yi)一般(ban)鋁工業爐用(yong)(yong)耐火材(cai)(cai)料(liao)(liao)，除高鋁磚外,常用(yong)(yong)碳(tan)質制品。

一(yi)、氧化鋁回(hui)轉窯用耐火材(cai)料

目前，由于原(yuan)料的原(yuan)因，我國氧化(hua)(hua)鋁的生產流程(cheng)大多采(cai)用燒結法和(he)聯合(he)法。鋁礬土的干燥、煅燒，氫(qing)氧化(hua)(hua)鋁的焙燒等工(gong)藝大多釆用回轉窯(yao)。近年(nian)來，引進(jin)的流態化(hua)(hua)焙燒裝(zhuang)置已普遍使用，但在一些老廠回轉窯(yao)仍(reng)占較大的比重。

回(hui)轉(zhuan)窯(yao)(yao)(yao)是氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)熟(shu)料(liao)(liao)的(de)燒(shao)(shao)結窯(yao)(yao)(yao)。在(zai)制(zhi)(zhi)取氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)時，先(xian)將鋁(lv)(lv)(lv)礬土(tu)(tu)與純(chun)堿和石灰按(an)比(bi)例配料(liao)(liao)裝進回(hui)轉(zhuan)窯(yao)(yao)(yao)，經過(guo)1200~1300℃煅(duan)燒(shao)(shao)后(hou)出窯(yao)(yao)(yao)，而后(hou)經適當處理制(zhi)(zhi)成氫氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)及母液;將氫氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)裝進回(hui)轉(zhuan)窯(yao)(yao)(yao)中(zhong)，在(zai)I200℃的(de)高溫(wen)煅(duan)燒(shao)(shao)即可制(zhi)(zhi)成。回(hui)轉(zhuan)窯(yao)(yao)(yao)內(nei)的(de)煅(duan)燒(shao)(shao)過(guo)程(cheng)為(wei)：高溫(wen)火(huo)焰和被加熱(re)物料(liao)(liao)在(zai)爐內(nei)作逆向運動(dong)。堿石灰鋁(lv)(lv)(lv)磯土(tu)(tu)生料(liao)(liao)漿（含水40%）或(huo)氫氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)（含水12% ~ 18%）由(you)(you)窯(yao)(yao)(yao)尾(wei)加入，經低溫(wen)干燥脫(tuo)水、加熱(re)、高溫(wen)煅(duan)燒(shao)(shao)，從窯(yao)(yao)(yao)頭出料(liao)(liao)而高溫(wen)氣體由(you)(you)窯(yao)(yao)(yao)頭向窯(yao)(yao)(yao)尾(wei)流(liu)動(dong)。因(yin)此窯(yao)(yao)(yao)內(nei)分為(wei)預熱(re)帶和高溫(wen)燉燒(shao)(shao)帶。為(wei)防止漿料(liao)(liao)在(zai)加熱(re)煅(duan)燒(shao)(shao)過(guo)程(cheng)中(zhong)粘結窯(yao)(yao)(yao)襯(chen)和強化(hua)(hua)傳(chuan)熱(re) 過(guo)程(cheng),在(zai)耐火(huo)材料(liao)(liao)砌體間還設置有鏈條,在(zai)窯(yao)(yao)(yao)體作旋(xuan)轉(zhuan)運動(dong)過(guo)程(cheng)中(zhong)，不(bu)斷地打擊物料(liao)(liao)和襯(chen)磚，對窯(yao)(yao)(yao)襯(chen)的(de)使用壽命有一定的(de)影響。

氧化鋁生產用回轉(zhuan)窯窯體(ti)(ti)為鋼板焊(han)接而成 的(de)筒體(ti)(ti)，內襯(chen)耐(nai)火(huo)材料。耐(nai)火(huo)材料工作環境惡劣(lie)、條(tiao)件苛刻(ke)。它應當具有如(ru)下(xia)一(yi)些(xie)特性:抗堿(jian)侵蝕(shi)能(neng)(neng)力強；能(neng)(neng)長期處于1200~1300℃高溫(wen)下(xia)工作而不損毀;能(neng)(neng)承受動載荷的(de)沖擊;能(neng)(neng)抵抗爐料的(de)侵蝕(shi);能(neng)(neng)耐(nai)高溫(wen)氣流的(de)沖蝕(shi)。回轉(zhuan)窯所使用的(de)耐(nai)火(huo)材料以高鋁磚為主(zhu)，低(di)溫(wen)干燥窯則使用黏(nian)土磚做(zuo)內襯(chen)。

現在(zai),不定(ding)形(xing)耐火(huo)資料(liao)在(zai)鋁工(gong)業得到(dao)了廣泛的(de)(de)(de)運用，在(zai)回(hui)轉窯的(de)(de)(de)窯口由于(yu)受到(dao)物料(liao)的(de)(de)(de)高(gao) 溫磨損和熱震(zhen)應力的(de)(de)(de)作用,窯口極易變(bian)形(xing)損壞；在(zai)氧(yang)化鋁熟料(liao)窯的(de)(de)(de)過渡帶(dai)(dai)，環境溫度(du)為400~ 1000℃：，受堿腐蝕和機械(xie)性損壞（震(zhen)動、歪曲）嚴 重，內襯經常脫落。回(hui)轉窯也有用鋼(gang)纖(xian)維增強澆注(zhu)料(liao)的(de)(de)(de)，主(zhu)要用在(zai)預熱帶(dai)(dai)、窯口、窯尾(wei)、冷(leng)卻機。

氫(qing)氧化(hua)(hua)鋁(lv)焙燒(shao)是氧化(hua)(hua)鋁(lv)生產進(jin)程中(zhong)的(de)最后 一道工序，主(zhu)(zhu)要是烘(hong)干(gan)氫(qing)氧化(hua)(hua)鋁(lv)濾(lv)餅中(zhong)的(de)附著水、結晶水，并將一部(bu)(bu)分β型氧化(hua)(hua)鋁(lv)轉化(hua)(hua)成(cheng)α型氧化(hua)(hua)鋁(lv)。現在國內主(zhu)(zhu)要氧化(hua)(hua)鋁(lv)廠家(jia)的(de)氫(qing)氧化(hua)(hua)鋁(lv) 焙燒(shao)已悉(xi)數或(huo)(huo)部(bu)(bu)分釆用(yong)引(yin)入的(de)流(liu)態化(hua)(hua)焙燒(shao)裝 置。流(liu)態化(hua)(hua)焙燒(shao)設備分流(liu)態化(hua)(hua)閃速(su)焙燒(shao)爐(lu)(lu)、循 環(huan)流(liu)化(hua)(hua)床焙燒(shao)爐(lu)(lu)、懸浮焙燒(shao)爐(lu)(lu)3種爐(lu)(lu)型，盡管所(suo)運用(yong)的(de)耐(nai)(nai)(nai)火材料(liao)不盡相同，但都很多運用(yong)不定(ding)形耐(nai)(nai)(nai)火資料(liao)（耐(nai)(nai)(nai)火可塑料(liao)或(huo)(huo)耐(nai)(nai)(nai)火澆注料(liao)），其用(yong)量占(zhan)所(suo)用(yong)耐(nai)(nai)(nai)火資料(liao)的(de)50%~70%。流(liu)態化(hua)(hua)閃速(su)焙燒(shao)爐(lu)(lu)的(de)不定(ding)形耐(nai)(nai)(nai)火材料(liao)悉(xi)數從德國引(yin)入, 循環(huan)流(liu)化(hua)(hua)床焙燒(shao)爐(lu)(lu)的(de)耐(nai)(nai)(nai)火材料(liao)悉(xi)數為國內生產。

氧化(hua)鋁(lv)氣體(ti)(ti)懸浮焙燒爐是用(yong)來焙燒氫氧化(hua) 鋁(lv)的(de)專(zhuan)用(yong)設備，其工藝(yi)及自動化(hua)水平都很高(gao),焙 燒進程(cheng)在(zai)高(gao)溫(wen)(wen)爐體(ti)(ti)的(de)作業(ye)溫(wen)(wen)度(du)(du)約(yue)1200℃,高(gao)風速(su) 的(de)條件下完結，同(tong)時由于所處理(li)的(de)氧化(hua)鋁(lv)物料 硬度(du)(du)較大(da),流(liu)動性好(hao),對氧化(hua)鋁(lv)產(chan)品(pin)的(de)質(zhi)量有很嚴厲的(de)要求，內襯(chen)資(zi)料任何雜質(zhi)的(de)混入都直接影響產(chan)品(pin)的(de)功能(neng)，因而要求耐(nai)(nai)火資(zi)料必(bi)須滿足(zu)下列條件:耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)(wen)、耐(nai)(nai)磨損、強度(du)(du)高(gao)、熱穩定功能(neng)好(hao)，整(zheng)體(ti)(ti)性好(hao)，密封(feng)性強。

電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)槽(cao)(cao)(cao)是生產電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)鋁(lv)的(de)(de)(de)核心設(she)備,電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)槽(cao)(cao)(cao)通常(chang)為矩形鋼(gang)殼，內(nei)襯炭磚。電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie) 槽(cao)(cao)(cao)中(zhong)懸有一炭陽極，其炭質(zhi)槽(cao)(cao)(cao)底(di)為陰極。鋁(lv)電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)選用冰晶(jing)石、氟化(hua)(hua)鋁(lv)、氟化(hua)(hua)鋰(li)等熔液為電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)質(zhi)，在970℃左右將AI2O3熔化(hua)(hua),在電(dian)(dian)(dian)(dian)場力的(de)(de)(de)作用下電(dian)(dian)(dian)(dian)離(li)，電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)復原出來的(de)(de)(de)金(jin)屬鋁(lv)熔體沉積于槽(cao)(cao)(cao)底(di)陰極，陽極放出的(de)(de)(de)氧與(yu)炭陽極反響生成 CO2或CO。電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學反響放出的(de)(de)(de)熱量(liang)使電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)槽(cao)(cao)(cao) 與(yu)鋁(lv)保持熔融狀況，一定時間從槽(cao)(cao)(cao)內(nei)放出的(de)(de)(de)鋁(lv)液,并向槽(cao)(cao)(cao)內(nei)添加定量(liang)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)鋁(lv)與(yu)冰晶(jing)石; 電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)溫度為900~ 1000℃。

在(zai)(zai)電(dian)解(jie)槽(cao)(cao)底作業層一般用炭(tan)塊砌筑。但因碳與(yu)鈉的(de)(de)反響構成新(xin)化合物，磚(zhuan)襯(chen)結構松(song)懈，強度降低，炭(tan)塊呈現裂縫(feng)。隨后(hou)電(dian)解(jie)質和鋁液沿裂縫(feng)進入，在(zai)(zai)高溫下鋁與(yu)碳反響 成與(yu)碳結合松(song)散，從而使裂縫(feng)擴展,最終導致電(dian)解(jie)槽(cao)(cao)槽(cao)(cao)殼變形(xing)及內襯(chen)的(de)(de)嚴峻蝕 損而縮短運(yun)用壽(shou)命。因而，電(dian)解(jie)槽(cao)(cao)槽(cao)(cao)底陰極(ji)材料正(zheng)由原(yuan)來的(de)(de)無定形(xing)炭(tan)磚(zhuan)改為(wei)選用半石墨化炭(tan)磚(zhuan)或石墨化炭(tan)磚(zhuan)。

鋁(lv)電解槽側墻內襯的(de)損(sun)毀主要原(yuan)因(yin)有:從(cong)鋼(gang)殼(ke)與磚襯間吸入空氣引起(qi)資料的(de)氧化;高溫(wen) 下冰晶(jing)石、NaF和鋁(lv)液的(de)腐(fu)蝕;熔體流動造成(cheng)的(de)沖刷;溫(wen)度(du)波動及熱膨脹引起(qi)熱應(ying)力(li)。

鋁(lv)電(dian)解槽的(de)側(ce)(ce)墻一直沿用(yong)無(wu)定形炭(tan)塊、石墨炭(tan)塊等(deng)，這類資料最喪命的(de)缺(que)點(dian)是抗氧(yang)化(hua)(hua)功能差，強(qiang)度(du)低。為了使側(ce)(ce)墻不(bu)氧(yang)化(hua)(hua),又具有(you)較(jiao)大的(de)電(dian)阻,側(ce)(ce)墻正(zheng)朝著部分或悉數選用(yong)SiC 質材(cai)料方向發展(zhan)。氮化(hua)(hua)硅結(jie)合(he)的(de)碳(tan)化(hua)(hua)硅磚(zhuan)(zhuan)運(yun)用(yong)更好 。氮化(hua)(hua)硅結(jie)合(he)的(de)碳(tan)化(hua)(hua)硅磚(zhuan)(zhuan),其具有(you)優異的(de)高溫力學(xue)功能、導熱(re)性好，在內側(ce)(ce)易構成(cheng)冷凝(ning)渣；電(dian)阻率大，削減(jian)側(ce)(ce)壁的(de)電(dian)流丟(diu)失(shi)；材(cai)料不(bu)易被氧(yang)化(hua)(hua);不(bu)與鋁(lv)液、冰晶石等(deng)熔體起反應(ying);機械強(qiang)度(du)高，還(huan)可大大削減(jian)襯磚(zhuan)(zhuan)厚(hou)度(du),添(tian)加電(dian)解槽的(de)容積(ji)，穩(wen)定操作。例如原(yuan)來用(yong)炭(tan)磚(zhuan)(zhuan)時(shi)側(ce)(ce)墻厚(hou)度(du)約(yue)200~400mm,釆用(yong)氮化(hua)(hua)硅結(jie)合(he)的(de)碳(tan)化(hua)(hua)硅磚(zhuan)(zhuan)后側(ce)(ce)墻厚(hou)度(du)只要75 mm。

二、槽底下面的阻擋層

在(zai)電解鋁生產中，Na與NaF的蒸(zheng)氣和液 體能(neng)經過槽底陰(yin)極材料(liao)進(jin)入到(dao)下面隔熱層。隔熱層進(jin)入NaF等后熱導率添加(jia)，電解槽熱效率降低,作(zuo)業狀況惡化，直至(zhi)槽子(zi)破損。陰(yin)極材料(liao)下面“阻(zu)擋(dang)層”即在(zai)陰(yin)極耐火(huo)材料(liao)與保(bao)溫材料(liao)間夾一(yi)層能(neng)阻(zu)撓電解質滲透的資(zi)料(liao)，又具有杰出(chu)的保(bao)溫功能(neng)。一(yi)種新式“阻(zu)擋(dang)層”材料(liao)干式防滲料(liao)現在(zai)得到(dao)了很好的運用。

三、熔煉爐(lu)(lu)和保(bao)溫爐(lu)(lu)用耐火資料

原生鋁錠及廢鋁熔(rong)化與(yu)合金(jin)(jin)化常(chang)用的熔(rong)煉(lian)(lian)爐(lu)(lu)多選用燃(ran)氣或燃(ran)油(you)的固定式(shi)或傾動式(shi)反射(she)爐(lu)(lu)，也有選用電阻反射(she)爐(lu)(lu)、感應(ying)(ying)坩堝(guo)爐(lu)(lu)。熔(rong)煉(lian)(lian)爐(lu)(lu)內(nei)鋁液和鋁合金(jin)(jin)化的溫度盡管只要(yao) 700?800℃，但鋁及其鋁合金(jin)(jin)中的鎂(mei)、硅與(yu)銅等都很活潑，很易與(yu)耐火材(cai)料中一些組元反應(ying)(ying)，造成耐火材(cai)料損(sun)壞(huai)。鋁熔(rong)煉(lian)(lian)爐(lu)(lu)的腐蝕損(sun)壞(huai)機理主要(yao)是(shi)：

鋁液易于進入耐火材料；

鋁及(ji)其合金中的(de)合金元(yuan)素(su)對一(yi)些(xie)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)具有(you)(you)很強的(de)復原能力，而(er)且所產生的(de)氧(yang)化(hua)(hua)還原反響是強放熱反應;一(yi)些(xie)合金元(yuan)素(su)如鎂具有(you)(you)很高的(de)蒸氣(qi)壓，其蒸氣(qi)比(bi)鋁液更易進(jin)入(ru)耐(nai)(nai)火(huo)材料(liao)，而(er)且進(jin)入(ru)耐(nai)(nai)火(huo)材料(liao)后隨之又被(bei)氧(yang)化(hua)(hua),最終導致耐(nai)(nai)火(huo)材料(liao)質(zhi)變、結構疏松和(he)損壞；

在(zai)大型熔鋁爐(lu)的熔煉進程中，由于不斷(duan)添(tian)加(jia)鋁錠(ding)及合(he)金(jin),鋁錠(ding)及合(he)金(jin)塊對(dui)爐(lu)口、爐(lu)底 及爐(lu)墻的碰(peng)擊(ji)及磨損十分(fen)嚴(yan)峻；

鋁錠及合金塊的(de)參加(jia)、鋁液的(de)流(liu)出(chu)、爐內溫(wen)度的(de)波動(dong)等，對耐火材料襯體造成(cheng)熱震損壞。

鋁(lv)熔(rong)煉(lian)(lian)反(fan)(fan)射(she)爐(lu)用(yong)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材料(liao)要求抗鋁(lv)液(ye)(ye)及鎂(mei)蒸氣的進入(ru)，有 的抗磨損(sun)和(he)抗熱(re)沖(chong)擊功能等。鋁(lv)熔(rong)煉(lian)(lian)反(fan)(fan)射(she)爐(lu)接觸(chu)鋁(lv)液(ye)(ye)的爐(lu)襯(chen)(chen)，一(yi)般(ban)(ban)選用(yong) AI2O3含量為80%?85%的高(gao)鋁(lv)磚(zhuan)砌筑;熔(rong)煉(lian)(lian)高(gao)純金屬鋁(lv)時，選用(yong)莫來石磚(zhuan)或剛玉磚(zhuan)。在(zai)爐(lu)床斜坡和(he)裝廢(fei)舊(jiu)鋁(lv)料(liao)等易(yi)腐蝕和(he)磨損(sun)的部位, 用(yong)氮化(hua)(hua)硅(gui)(gui)結合(he)的碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)磚(zhuan)。流鋁(lv)槽和(he)出(chu)(chu)鋁(lv)口等 部位,鋁(lv)液(ye)(ye)沖(chong)刷嚴峻，一(yi)般(ban)(ban)選用(yong)自結合(he)或氮化(hua)(hua)硅(gui)(gui) 結合(he)的碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)磚(zhuan)，也(ye)有用(yong)錯英石磚(zhuan)作內襯(chen)(chen)。出(chu)(chu) 鋁(lv)口阻(zu)塞(sai)物，選用(yong)真空澆(jiao)鑄的耐(nai)(nai)火(huo)(huo)纖維效果較(jiao) 好。不觸(chu)摸鋁(lv)液(ye)(ye)的爐(lu)襯(chen)(chen)，一(yi)般(ban)(ban)選用(yong)黏(nian)土磚(zhuan)、黏(nian)土 質耐(nai)(nai)火(huo)(huo)澆(jiao)注料(liao)或耐(nai)(nai)火(huo)(huo)可(ke)(ke)塑料(liao)。流鋁(lv)槽的內襯(chen)(chen), 一(yi)般(ban)(ban)選用(yong)碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)磚(zhuan)，也(ye)可(ke)(ke)選用(yong)電(dian)熔(rong)泡沫(mo)硅(gui)(gui)磚(zhuan)預制(zhi)磚(zhuan)。

現在，隨著熔鋁爐的大型化(hua)、強(qiang)(qiang)化(hua)鍛煉的要求,高強(qiang)(qiang)抗(kang)鋁滲透澆注(zhu)料由于具有 抗(kang)鋁液 及鎂(mei)蒸氣的進入功能(neng)，有 的抗(kang)磨損和抗(kang)熱沖擊功能(neng)等得到了很好的運用。（來(lai)源(yuan)：榮盛耐(nai)材）