铝电解槽新型防铝液干式防渗透料的验证及应用

1 普通干式防渗透料防渗透机理及缺陷

干式防渗透料是九十年代初问世的铝电解槽筑炉材料，现阶段大型预焙电解槽普遍使用的耐火材料，它是由不同粒级、不同种类的耐火原料科学级配混合而成的不定型散状耐火材料。运用化学抗渗机理，有效抑制和减缓了铝电解过程中渗透的电解质和蒸气对电解槽下部保温层的破坏作用。

干式防渗透料主要是采用Al

O

-SiO

系列原材料，从Na

O-Al

O

-SiO

三元相图可以得知，当Al

O

-SiO

质量比在一定的范围内（相当于霞石范围）时，在铝电解运行过程中，由于NaF、Na

AlF

熔融盐的存在，产生少量的Na

O蒸汽，Na

O和NaF的渗透作用下，与干式防渗透料发生反应，生成霞石与SiF

。

在凝固线温度以上，霞石粘度很大，堵塞干式防渗透料气孔，在凝固线温度以下，霞石起到屏障作用，阻挡或减缓电解质继续向下渗透，保护下面保温层免受电解质的侵蚀

。

在电解铝生产过程中，金属铝和电解质在电解槽内会产生动态平衡，Na

ALF

、NaF,AL等物质与防渗料的接触是变化的。Na

ALF

、NaF,AL等物质会顺着防渗料的气孔向内渗透，并与防渗料反应而形成晶核，晶核逐渐长大形成裂缝，导致铝液继续向内渗透分布于耐火材料内部形成导体，造成防渗料的热导率增加、电解槽温度升高，最终使电解槽的工作状况随之恶化

。因此，普通干式防渗透料只能对电解质有防渗透作用，对渗透下面的铝液是没有防渗透作用的，这是普通干式防渗透料最大的缺陷。

2 电解槽干式防渗透料的作用

干式防渗透料是由不同粒径、不同种类的耐火材料混合而成，能与通过阴极炭块渗透下来的电解质反应生成一层致密的玻璃体状霞石层，从而阻止液体电解质及其蒸汽的继续渗透，确保电解槽保温层不被破坏，可以起到耐火、防渗、抗电解质腐蚀，保持电解槽热平衡，保护下面保温层免受电解质侵蚀的作用，从而延长电解槽使用寿命。同时，干式防渗透料导热系数低，具有较好的保温效果，同时由于干式防渗料层是由散料捣打而成，可吸收一部分炭块的膨胀应力，有效减缓槽底的隆起

。

3 新型防铝液干式防渗料的研发及特点

针对现有普通干式防渗透料技术中存在的上述缺陷，宜兴宏茂耐火材料有限公司经过研发，提供一种铝电解槽用防铝液渗透干式防渗料；防铝液渗透干式防渗料调整了普通干式防渗透料的配方，同时添加了与铝液及铝蒸汽反应的材料，它在反应中能够形成阻止Na

ALF

、NaF,AL液等物质渗透的致密釉层，该釉层不但能够堵塞防渗透料的气孔，而且可以形成阻止AL液等物质渗透，从而有效保护隔热材料免受熔盐侵蚀。

防铝液渗透干式防渗料保持了普通干式防渗透料的包装和使用方法，在具备普通干式防渗透料的作用外，因其配料、配比、生产工艺的不同，新型干式防渗透料比普通干式防渗透料有更大的优势：

重庆旗能电铝有限公司针对新型防铝液干式防渗透料进行防渗效果实验室验证，由宜兴宏茂耐火材料有限公司提供新型防铝液干式防渗透料，重庆旗能电铝有限公司检测中心检测。

（1）普通干式防渗透料只能够与阴极炭块渗透下来的电解质反应生成一层致密的玻璃体状霞石层，从而阻止液体电解质及其蒸汽的继续渗透，但不能与渗透下来的铝液和铝蒸汽发生反应，长期造成干式防渗透料失去部分作用，新型干式防渗透料通过添加与铝反应的物质，能够在防电解质渗透的基础上，有效地防止铝液和铝蒸汽的渗透，提高了电解槽的防渗透能力。

（1）严格按照铝电解槽用干式防渗透料阻止电解质渗透能力测试方法组织试验，试验后人工破开，取样（见下面样品图片），样品分层明显，自上到下：电解质+铝液层→反应层→干式防渗透料层→耐火砖层，其中，耐火砖层没有被浸蚀，通过样品中明显分层和耐火砖未侵蚀的两个特点证明新型防铝液干式防渗透料具有阻止电解质和铝液的作用。

听一位教师讲《赤壁赋》，讲到“乱石穿空，惊涛拍岸”时，随手写出了繁体的“驚”字，并解释说：“这里是‘惊马’的意思，如惊马一样的波涛，拍击着岸边，非常凶猛，非常暴烈，翻江倒海，这是一江怒涛！”貌似信手拈来的一个繁体字，恰恰反映了这位老师的学养和敏锐的感受力。这就是课堂上的亮点，是能抓住学生的地方。教师该怎么形成自己的亮点呢？我的做法是专题阅读、积累。通过对某一专题的深入阅读形成自己熟悉的领域，让自己的课堂有一点特别的地方。

4 新型防铝液干式防渗透料实验室验证

据说，这里自从有了人民政府以后，有了不少新时代的生活设施，一直到后来，有收音机、电视机，也没和陆地上差十几年。而且这里的县长也不太管事，也就这么几百号人，本来就是一个渔村，三百多年前为了逃避康熙年间的迁海令，大家不愿内迁五十里，才逃到了这个无人的小海岛，有了属于自己的一套生活。最初来这里的几个行政人员都是来养老，但是他们发现海风把他们吹得更老，所以现在的行政人员都是海岛上的自己人。

4.1 试验室验证的目的

采用有色行业标准“铝电解槽用干式防渗透料YS/T 456--2014”中附录B，铝电解槽用干式防渗透料阻止电解质渗透能力测试方法，测试新型防铝液干式防渗透料阻止电解质和铝液的渗透能力。

4.2 试验方法提要

试样在950℃±5℃下与电解质和铝液恒温反应96小时，以电解质和铝液是否渗透到下面的耐火砖作为判断新型干式防渗透料是否具有阻止电解质和铝液继续渗透能力。

上古介见纽月韵，丯溪纽月韵，叠韵旁纽。结合字形分析，可以得出“介”借“丯”契刻的意义，由契刻可引申出画的意义，所以许慎用“画”来解释“介”。典籍中也常用此义，例如：

4.3 试验过程

图2按照铝电解槽用干式防渗透料YS/T 456--2014”中附录B的标准准备好试样，并在电解质上端放入铝块。

试验槽1132槽比对比槽2104槽底部温度平均低5.09℃；试验槽1003槽比对比槽2092槽底部温度平均低6.63℃；两台试验槽炉底压降比对比槽偏低数值满足技术要求（可比底部温度降低3℃以上）。

4.4 试验结果

（2）新型干式防渗透料能够有效地防止电解质和铝液的渗透，能够彻底的保护电解槽的保温层，因此，在电解槽生产第一周期大修时，刨槽可保留电解槽的保温层不用更换，节约了大修费用，减少了大修时间，减少外排大修槽危废。

（2）检测中心对新型干式防渗透料理化检测（见下表1），根据理化测试结果，新型防铝液干式防渗透料符合国家标准。

(1)物流企业可以引入竞争机制，对应每一个实货盘在选择相应的承运运输时，向几家入围运输公司同时进行选择，经过初选淘汰和中选几家对比，最后各项性价比优异者成为最终的承包商。这种类似的方法可以为物流企业构建最优管控体系。

5 新型防铝液干式防渗透料上槽应用技术要求

重庆旗能电铝有限公司与宜兴宏茂耐火材料公司达成协议，重庆旗能电铝有限公司提供两台试验槽，对宜兴宏茂耐火材料有限公司提供的新型防铝液干式防渗透料组织上槽试验，并针对新型防铝液干式防渗透料的特点，确定具体的技术测试指标。

（1）底板温度：可比温度平均降低3℃以上，检测方式：选取2台正常新启动槽与试用槽进行对比，试用槽焙烧启动45天后进行测量（注：由双方共同参与数据测量）。频率：每月1次，共计测量8次，测温工具（校验合格的产品）由卖方提供，8次测量的平均温度降低需≥3℃。

血流动力学也是鉴定甲状腺癌与良性结节的关键性指标，作为临床诊断和鉴别的重要依据，不能单凭多普勒超声图像对肿瘤性质做出判断，必须要结合二维超声进行综合分析，便于提高甲状腺肿瘤性质鉴别的准确率。

（2）炉底压降，可比压降降低1mv以上，检测方式：选取2台正常新启动槽与试用槽进行对比，试用槽焙烧启动45天后进行测量（注：由双方共同参与数据测量）。测量位置：出铝口，频率：每月1次，共计测量8次,8次测量的平均压降降低需≥1mv。

（3）新型防铝液干式防渗透料因配料、配比、生产工艺不同的特点，比普通干式防渗透料具有更好的保温性能，可降低电解槽槽底温度，同时，保温效果好，电解槽等温线上移，可有效降低电解槽的炉底压降，具有一定的节电效益。

式中：δ为变化符号；vn和vt为颗粒的法向和切向速度；Sn和St分别为法向和切向刚度；A为接触区域面积，A=πR2B；J为黏结键截面极惯性矩，J=πR2B/2；RB为黏结半径；δt为时步；ωn和ωt分别为法向和切向角速度。当法向和切向应力超过某个定义的值时，黏结就被破坏。因此，定义法向和切向应力的最大值如下：

（3）具备防铝液渗透性能，电解槽发生漏炉，停槽大修抛开阴极底块后，干式防渗料必须具有阻止铝液渗透的功能，并形成有阻挡作用的霞石层,去掉霞石反应层后，必须要保证1/2以上的防渗料还可循环使用；如达到上述条件视为本次试用合格，反之则视为本次试用不合格。如不具有抗铝液渗透能力，视为不合格产品。

（1）分体布置。这种布置形式湿式电除尘器与FGD的吸收塔相对独立，需要有额外的场地，可以采用卧式或立式结构，便于安装和运行维护，同时布置方式也更为灵活。

（4）试用槽2台，宜兴宏茂耐火材料有限公司提供新型防铝液干式防渗透料，其余大修材料由重庆旗能电铝有限公司提供。重庆旗能电铝有限公司负责施工，施工工艺与普通干式防渗透料相同。

6 新型防铝液干式防渗料试验槽数据分析

底部温度测试数据分析：

图3试样准备好后，放入马弗炉中加热，950℃±5℃下与电解质和铝液恒温反应96小时。

7 新型防铝液干式防渗透料试验槽生产技术条件对比分析

新型干式防渗透试验槽和对比槽分别在2018年下半年和2019年上半年启动，为验证新型干式防渗透料试用对电解生产的影响，重庆旗能电铝有限公司统计试验槽与对比槽在测试期间的生产技术条件，来综合研判试验槽生产情况。

（1）生产车间日常测试的炉底压降与试验测试变化趋势是一致的，验证了每月组织的试验槽和对比槽炉底压降的测试基本准确。

（2）根据电解车间提供的数据，在电解槽分子比控制基本相同、新槽炉膛内形变化不大的情况下，试验槽1032和1003槽的铝水平分别比对比槽2104槽、2092槽高1cm～2cm，试验槽平均电压比对比槽偏高，因此，从技术条件分析，试验槽的槽内铝、生产运行状况要优于对比槽。出铝效率的对比也验证了试验槽生产技术条件的优势。

集装箱箱体种类众多，有 20 ft、30 ft、40 ft等多种规格，体积从约6 m*3 m*3 m到14 m*3 m*3 m不等，大多都空间较大，所以在监测内部温湿度等环境因子时单一节点不能满足实际要求，为了更准确的反映箱体内部的实际情况，系统采用分布式的检测节点布置方式，在系统搭建中将两个检测节点挂载在RS485总线上，然后通过RS485转USB接口接入到系统控制核心树莓派中。

8 结论

根据试验槽和对比槽炉底压降和槽底温度的测试结果及生产技术条件的统计分析，新型防铝液干式防渗透料综合结论如下：

（1）试验槽比对比槽炉底压降平均低16.5mv；试验槽比对比槽底部温度平均低5.86℃；炉底压降和槽底部温度满足技术要求，说明试验槽新型防铝液干式防渗透料具有较好的保温效果，电解槽内等温线比对比槽上移，电解槽炉底较干净，炉底压降偏低，等温线上移后，槽底部温度偏低。

（2）公司检测中心对新型防铝液干式防渗透样品的检测，检测结果理化指标符合国标要求，通过样品中明显分层和耐火砖未侵蚀的两个特点验证新型防铝液干式防渗透料具有阻止电解质和铝液的作用。

（3）新型防铝液干式防渗透料能够在电解槽停槽后去掉反应层，防渗透料下层部分可不用更换，直接添加少部分干式防渗透料，铺设阴极炭块，进行后续大修，以槽型420KA预焙电解槽，年度检修45台槽的电解铝厂为例，使用新型防铝液干式防渗透料，每台电解槽可节约5.9万元大修材料，提前一天的检修期，多产原铝，约创效益0.45万元，每台槽预计创效益6.35万元，每年大修电解槽45台计算，全年预计创效益285万余元。可减少大修危废料4.09吨，处理电解危废料按每吨2000元计算，每台槽可预计节约资金0.98万元，每年大修电解槽45台计算，全年预计节约44万余元。

患者入院后立即抽取静脉血或骨髓行真菌培养，或者根据病情留取痰、中段尿、粪便、脑脊液、肺泡灌洗液等样本行真菌培养。与此同时，抽取静脉血行G试验和GM试验，根据试验结果，设定了两个联合方案[5]。方案一：任一单项检测结果阳性，判为联合检测阳性；方案二：任一单项检测结果阴性，判为联合检测阴性。

（4）综合试验证明，新型防铝液干式防渗透料具备普通干式防渗透料的性能，还有防铝液渗透性能和优良的保温性能，克服了普通干式防渗透料的缺陷，在预焙槽电解铝行业具有较大推广价值，并能够创造较高的经济效益。

[1]焦庆国,周云峰,李昌林,方斌,汪艳芳,柴登鹏．500kA铝电解槽早期破损剖析[J]．有色金属(冶炼部分),2020(08)：51-55+67．

[2]安建怀,吕冬冬．用后硅砖在铝电解槽用防渗浇注料中的应用[J]．耐火与石灰,2019,44(02)：15-20．

[3]汪艳芳,柴登鹏,张亚楠,张芬萍．铝电解槽用防渗材料性能浅析[J]．轻金属,2018(09)：38-41．