轻金属冶炼主要是指生产铝与镁。铝、镁产量,现在我国居世界首位。在世界有色金属产量中,铝的年产量居第一位,远远超过其他有色金属,它是仅次于钢铁的第二大金属行业。由于其良好的结构及功能方面的特性,同时结合铝及其合金材料性能的改善和提高,铝制品具有很广泛的应用领域,其中包括汽车、食品包装、建材、工业以及电子产品等多个领域;统计显示,在我国现有的124个产业中,与铝相关的产业有113个。铝工业每年消耗的耐火材料比铜、镍、铅、锌消耗的总量还多。
铝工业冶炼用耐火材料,由耐火材料厂家搜集整理。
1.生产氧化铝Al2O3制品用耐火材料:
生产金属铝要经过Al2O3的生产与熔盐电解。生产Al2O3有电熔法、酸法与碱法3种。电熔法是将铝矾土与碳装入电炉熔炼,碳将铝矾土中SiO2、Fe2O3等还原成Si-Fe熔体,使之与Al2O3分离。但这种方法耗电量人,成本高,产量有限,不能满足电解铝的要求。因此,这种方法多用来生产刚玉磨料。我国用这种方法生产所谓亚白刚玉(或矾土刚玉)耐火原料。酸法由于用过的酸再生困难,很少用。现在生产Al203主要采用碱法。
碱法生产Al2O3主要用碱石灰烧结法。即先将Al2O3/SiO2比小于4的铝矾士、碳酸钠、石灰混匀,于1200~1300℃煅烧生成Na2O·Al2O3、2CaO·SiO2等,然后细磨、浸出、分离出Al(OH)3,再将Al(OH)3焙烧脱水制得Al2O3。
由于烧结时,料中碱含量高;因此,要求回转窑的耐火材料衬要能抗碱侵蚀与耐磨。回转窑窑衬采用磷酸盐结合高铝砖与低钙铝酸盐高铝浇注料。
焙烧Al(OH)3的悬浮焙烧炉与流态化闪速焙烧炉,要求其耐火材料不要影响Al2O3产品质量,引入杂质。在Al(OH)3焙烧中,初生态Al2O3活性大,可能与Al2O3-SiO2质耐火材料中游离SiO2发生莫来石反应(也称三次莫来石),使衬砖结构破坏。焙烧炉主要采用Al2O3含量高(≥65%)的浇注料和喷涂料。
2.铝电解槽用耐火材料:
近年来,我国电解铝工业取得了长足的进步,2006年就已经成为世界最大的产铝国家。一大批大型预焙电解槽在我国相继建成,成为我国电解铝生产的主要力量。大型预焙电解槽电流大(200~500 KA),产量太,自动化程度高,环保节能和自流效率高。目而,对勘筑电解槽包括耐业材料在内的各种材料提出更高的要求,以保证自解槽有长的寿命,取得良好的经济效益。
铝电解槽一般是矩形钢壳,其内衬常用碳砖。电解槽中悬有一碳阳极,其碳质槽底为阴极。电解还原出来的金属铝熔体沉积于槽底阴极。阳极放出的氧与碳阳极反应生成CO与CO2。槽内电解质与铝保持熔融状态,隔一定时间从槽内放出铝液,并向槽内加入一定量的Al2O3与冰晶石(3NaF·AlF3)等。电解温度为900~1000℃。
电解铝工业是耗电最大的用户之一。铝电解槽存在的重大问题是阳极材料。