鋁電解槽新型防鋁液干式防滲透料的驗證及應用

1 普通干式防滲透料防滲透機理及缺陷

干式防滲透料是九十年代初問世的鋁電解槽筑爐材料，現(xiàn)階段大型預焙電解槽普遍使用的耐火材料，它是由不同粒級、不同種類的耐火原料科學級配混合而成的不定型散狀耐火材料。運用化學抗?jié)B機理，有效抑制和減緩了鋁電解過程中滲透的電解質和蒸氣對電解槽下部保溫層的破壞作用。

干式防滲透料主要是采用Al

O

-SiO

系列原材料，從Na

O-Al

O

-SiO

三元相圖可以得知，當Al

O

-SiO

質量比在一定的范圍內(nèi)（相當于霞石范圍）時，在鋁電解運行過程中，由于NaF、Na

AlF

熔融鹽的存在，產(chǎn)生少量的Na

O蒸汽，Na

O和NaF的滲透作用下，與干式防滲透料發(fā)生反應，生成霞石與SiF

。

在凝固線溫度以上，霞石粘度很大，堵塞干式防滲透料氣孔，在凝固線溫度以下，霞石起到屏障作用，阻擋或減緩電解質繼續(xù)向下滲透，保護下面保溫層免受電解質的侵蝕

。

在電解鋁生產(chǎn)過程中，金屬鋁和電解質在電解槽內(nèi)會產(chǎn)生動態(tài)平衡，Na

ALF

、NaF,AL等物質與防滲料的接觸是變化的。Na

ALF

、NaF,AL等物質會順著防滲料的氣孔向內(nèi)滲透，并與防滲料反應而形成晶核，晶核逐漸長大形成裂縫，導致鋁液繼續(xù)向內(nèi)滲透分布于耐火材料內(nèi)部形成導體，造成防滲料的熱導率增加、電解槽溫度升高，最終使電解槽的工作狀況隨之惡化

。因此，普通干式防滲透料只能對電解質有防滲透作用，對滲透下面的鋁液是沒有防滲透作用的，這是普通干式防滲透料最大的缺陷。

2 電解槽干式防滲透料的作用

干式防滲透料是由不同粒徑、不同種類的耐火材料混合而成，能與通過陰極炭塊滲透下來的電解質反應生成一層致密的玻璃體狀霞石層，從而阻止液體電解質及其蒸汽的繼續(xù)滲透，確保電解槽保溫層不被破壞，可以起到耐火、防滲、抗電解質腐蝕，保持電解槽熱平衡，保護下面保溫層免受電解質侵蝕的作用，從而延長電解槽使用壽命。同時，干式防滲透料導熱系數(shù)低，具有較好的保溫效果，同時由于干式防滲料層是由散料搗打而成，可吸收一部分炭塊的膨脹應力，有效減緩槽底的隆起

。

3 新型防鋁液干式防滲料的研發(fā)及特點

針對現(xiàn)有普通干式防滲透料技術中存在的上述缺陷，宜興宏茂耐火材料有限公司經(jīng)過研發(fā)，提供一種鋁電解槽用防鋁液滲透干式防滲料；防鋁液滲透干式防滲料調(diào)整了普通干式防滲透料的配方，同時添加了與鋁液及鋁蒸汽反應的材料，它在反應中能夠形成阻止Na

ALF

、NaF,AL液等物質滲透的致密釉層，該釉層不但能夠堵塞防滲透料的氣孔，而且可以形成阻止AL液等物質滲透，從而有效保護隔熱材料免受熔鹽侵蝕。

防鋁液滲透干式防滲料保持了普通干式防滲透料的包裝和使用方法，在具備普通干式防滲透料的作用外，因其配料、配比、生產(chǎn)工藝的不同，新型干式防滲透料比普通干式防滲透料有更大的優(yōu)勢：

重慶旗能電鋁有限公司針對新型防鋁液干式防滲透料進行防滲效果實驗室驗證，由宜興宏茂耐火材料有限公司提供新型防鋁液干式防滲透料，重慶旗能電鋁有限公司檢測中心檢測。

（1）普通干式防滲透料只能夠與陰極炭塊滲透下來的電解質反應生成一層致密的玻璃體狀霞石層，從而阻止液體電解質及其蒸汽的繼續(xù)滲透，但不能與滲透下來的鋁液和鋁蒸汽發(fā)生反應，長期造成干式防滲透料失去部分作用，新型干式防滲透料通過添加與鋁反應的物質，能夠在防電解質滲透的基礎上，有效地防止鋁液和鋁蒸汽的滲透，提高了電解槽的防滲透能力。

（1）嚴格按照鋁電解槽用干式防滲透料阻止電解質滲透能力測試方法組織試驗，試驗后人工破開，取樣（見下面樣品圖片），樣品分層明顯，自上到下：電解質+鋁液層→反應層→干式防滲透料層→耐火磚層，其中，耐火磚層沒有被浸蝕，通過樣品中明顯分層和耐火磚未侵蝕的兩個特點證明新型防鋁液干式防滲透料具有阻止電解質和鋁液的作用。

聽一位教師講《赤壁賦》，講到“亂石穿空，驚濤拍岸”時，隨手寫出了繁體的“驚”字，并解釋說：“這里是‘驚馬’的意思，如驚馬一樣的波濤，拍擊著岸邊，非常兇猛，非常暴烈，翻江倒海，這是一江怒濤！”貌似信手拈來的一個繁體字，恰恰反映了這位老師的學養(yǎng)和敏銳的感受力。這就是課堂上的亮點，是能抓住學生的地方。教師該怎么形成自己的亮點呢？我的做法是專題閱讀、積累。通過對某一專題的深入閱讀形成自己熟悉的領域，讓自己的課堂有一點特別的地方。

4 新型防鋁液干式防滲透料實驗室驗證

據(jù)說，這里自從有了人民政府以后，有了不少新時代的生活設施，一直到后來，有收音機、電視機，也沒和陸地上差十幾年。而且這里的縣長也不太管事，也就這么幾百號人，本來就是一個漁村，三百多年前為了逃避康熙年間的遷海令，大家不愿內(nèi)遷五十里，才逃到了這個無人的小海島，有了屬于自己的一套生活。最初來這里的幾個行政人員都是來養(yǎng)老，但是他們發(fā)現(xiàn)海風把他們吹得更老，所以現(xiàn)在的行政人員都是海島上的自己人。

4.1 試驗室驗證的目的

采用有色行業(yè)標準“鋁電解槽用干式防滲透料YS/T 456--2014”中附錄B，鋁電解槽用干式防滲透料阻止電解質滲透能力測試方法，測試新型防鋁液干式防滲透料阻止電解質和鋁液的滲透能力。

4.2 試驗方法提要

試樣在950℃±5℃下與電解質和鋁液恒溫反應96小時，以電解質和鋁液是否滲透到下面的耐火磚作為判斷新型干式防滲透料是否具有阻止電解質和鋁液繼續(xù)滲透能力。

上古介見紐月韻，丯溪紐月韻，疊韻旁紐。結合字形分析，可以得出“介”借“丯”契刻的意義，由契刻可引申出畫的意義，所以許慎用“畫”來解釋“介”。典籍中也常用此義，例如：

4.3 試驗過程

圖2按照鋁電解槽用干式防滲透料YS/T 456--2014”中附錄B的標準準備好試樣，并在電解質上端放入鋁塊。

試驗槽1132槽比對比槽2104槽底部溫度平均低5.09℃；試驗槽1003槽比對比槽2092槽底部溫度平均低6.63℃；兩臺試驗槽爐底壓降比對比槽偏低數(shù)值滿足技術要求（可比底部溫度降低3℃以上）。

4.4 試驗結果

（2）新型干式防滲透料能夠有效地防止電解質和鋁液的滲透，能夠徹底的保護電解槽的保溫層，因此，在電解槽生產(chǎn)第一周期大修時，刨槽可保留電解槽的保溫層不用更換，節(jié)約了大修費用，減少了大修時間，減少外排大修槽危廢。

（2）檢測中心對新型干式防滲透料理化檢測（見下表1），根據(jù)理化測試結果，新型防鋁液干式防滲透料符合國家標準。

(1)物流企業(yè)可以引入競爭機制，對應每一個實貨盤在選擇相應的承運運輸時，向幾家入圍運輸公司同時進行選擇，經(jīng)過初選淘汰和中選幾家對比，最后各項性價比優(yōu)異者成為最終的承包商。這種類似的方法可以為物流企業(yè)構建最優(yōu)管控體系。

5 新型防鋁液干式防滲透料上槽應用技術要求

重慶旗能電鋁有限公司與宜興宏茂耐火材料公司達成協(xié)議，重慶旗能電鋁有限公司提供兩臺試驗槽，對宜興宏茂耐火材料有限公司提供的新型防鋁液干式防滲透料組織上槽試驗，并針對新型防鋁液干式防滲透料的特點，確定具體的技術測試指標。

（1）底板溫度：可比溫度平均降低3℃以上，檢測方式：選取2臺正常新啟動槽與試用槽進行對比，試用槽焙燒啟動45天后進行測量（注：由雙方共同參與數(shù)據(jù)測量）。頻率：每月1次，共計測量8次，測溫工具（校驗合格的產(chǎn)品）由賣方提供，8次測量的平均溫度降低需≥3℃。

血流動力學也是鑒定甲狀腺癌與良性結節(jié)的關鍵性指標，作為臨床診斷和鑒別的重要依據(jù)，不能單憑多普勒超聲圖像對腫瘤性質做出判斷，必須要結合二維超聲進行綜合分析，便于提高甲狀腺腫瘤性質鑒別的準確率。

（2）爐底壓降，可比壓降降低1mv以上，檢測方式：選取2臺正常新啟動槽與試用槽進行對比，試用槽焙燒啟動45天后進行測量（注：由雙方共同參與數(shù)據(jù)測量）。測量位置：出鋁口，頻率：每月1次，共計測量8次,8次測量的平均壓降降低需≥1mv。

（3）新型防鋁液干式防滲透料因配料、配比、生產(chǎn)工藝不同的特點，比普通干式防滲透料具有更好的保溫性能，可降低電解槽槽底溫度，同時，保溫效果好，電解槽等溫線上移，可有效降低電解槽的爐底壓降，具有一定的節(jié)電效益。

式中：δ為變化符號；vn和vt為顆粒的法向和切向速度；Sn和St分別為法向和切向剛度；A為接觸區(qū)域面積，A=πR2B；J為黏結鍵截面極慣性矩，J=πR2B/2；RB為黏結半徑；δt為時步；ωn和ωt分別為法向和切向角速度。當法向和切向應力超過某個定義的值時，黏結就被破壞。因此，定義法向和切向應力的最大值如下：

（3）具備防鋁液滲透性能，電解槽發(fā)生漏爐，停槽大修拋開陰極底塊后，干式防滲料必須具有阻止鋁液滲透的功能，并形成有阻擋作用的霞石層,去掉霞石反應層后，必須要保證1/2以上的防滲料還可循環(huán)使用；如達到上述條件視為本次試用合格，反之則視為本次試用不合格。如不具有抗鋁液滲透能力，視為不合格產(chǎn)品。

（1）分體布置。這種布置形式濕式電除塵器與FGD的吸收塔相對獨立，需要有額外的場地，可以采用臥式或立式結構，便于安裝和運行維護，同時布置方式也更為靈活。

（4）試用槽2臺，宜興宏茂耐火材料有限公司提供新型防鋁液干式防滲透料，其余大修材料由重慶旗能電鋁有限公司提供。重慶旗能電鋁有限公司負責施工，施工工藝與普通干式防滲透料相同。

6 新型防鋁液干式防滲料試驗槽數(shù)據(jù)分析

底部溫度測試數(shù)據(jù)分析：

圖3試樣準備好后，放入馬弗爐中加熱，950℃±5℃下與電解質和鋁液恒溫反應96小時。

7 新型防鋁液干式防滲透料試驗槽生產(chǎn)技術條件對比分析

新型干式防滲透試驗槽和對比槽分別在2018年下半年和2019年上半年啟動，為驗證新型干式防滲透料試用對電解生產(chǎn)的影響，重慶旗能電鋁有限公司統(tǒng)計試驗槽與對比槽在測試期間的生產(chǎn)技術條件，來綜合研判試驗槽生產(chǎn)情況。

（1）生產(chǎn)車間日常測試的爐底壓降與試驗測試變化趨勢是一致的，驗證了每月組織的試驗槽和對比槽爐底壓降的測試基本準確。

（2）根據(jù)電解車間提供的數(shù)據(jù)，在電解槽分子比控制基本相同、新槽爐膛內(nèi)形變化不大的情況下，試驗槽1032和1003槽的鋁水平分別比對比槽2104槽、2092槽高1cm～2cm，試驗槽平均電壓比對比槽偏高，因此，從技術條件分析，試驗槽的槽內(nèi)鋁、生產(chǎn)運行狀況要優(yōu)于對比槽。出鋁效率的對比也驗證了試驗槽生產(chǎn)技術條件的優(yōu)勢。

集裝箱箱體種類眾多，有 20 ft、30 ft、40 ft等多種規(guī)格，體積從約6 m*3 m*3 m到14 m*3 m*3 m不等，大多都空間較大，所以在監(jiān)測內(nèi)部溫濕度等環(huán)境因子時單一節(jié)點不能滿足實際要求，為了更準確的反映箱體內(nèi)部的實際情況，系統(tǒng)采用分布式的檢測節(jié)點布置方式，在系統(tǒng)搭建中將兩個檢測節(jié)點掛載在RS485總線上，然后通過RS485轉USB接口接入到系統(tǒng)控制核心樹莓派中。

8 結論

根據(jù)試驗槽和對比槽爐底壓降和槽底溫度的測試結果及生產(chǎn)技術條件的統(tǒng)計分析，新型防鋁液干式防滲透料綜合結論如下：

（1）試驗槽比對比槽爐底壓降平均低16.5mv；試驗槽比對比槽底部溫度平均低5.86℃；爐底壓降和槽底部溫度滿足技術要求，說明試驗槽新型防鋁液干式防滲透料具有較好的保溫效果，電解槽內(nèi)等溫線比對比槽上移，電解槽爐底較干凈，爐底壓降偏低，等溫線上移后，槽底部溫度偏低。

（2）公司檢測中心對新型防鋁液干式防滲透樣品的檢測，檢測結果理化指標符合國標要求，通過樣品中明顯分層和耐火磚未侵蝕的兩個特點驗證新型防鋁液干式防滲透料具有阻止電解質和鋁液的作用。

（3）新型防鋁液干式防滲透料能夠在電解槽停槽后去掉反應層，防滲透料下層部分可不用更換，直接添加少部分干式防滲透料，鋪設陰極炭塊，進行后續(xù)大修，以槽型420KA預焙電解槽，年度檢修45臺槽的電解鋁廠為例，使用新型防鋁液干式防滲透料，每臺電解槽可節(jié)約5.9萬元大修材料，提前一天的檢修期，多產(chǎn)原鋁，約創(chuàng)效益0.45萬元，每臺槽預計創(chuàng)效益6.35萬元，每年大修電解槽45臺計算，全年預計創(chuàng)效益285萬余元?？蓽p少大修危廢料4.09噸，處理電解危廢料按每噸2000元計算，每臺槽可預計節(jié)約資金0.98萬元，每年大修電解槽45臺計算，全年預計節(jié)約44萬余元。

患者入院后立即抽取靜脈血或骨髓行真菌培養(yǎng)，或者根據(jù)病情留取痰、中段尿、糞便、腦脊液、肺泡灌洗液等樣本行真菌培養(yǎng)。與此同時，抽取靜脈血行G試驗和GM試驗，根據(jù)試驗結果，設定了兩個聯(lián)合方案[5]。方案一：任一單項檢測結果陽性，判為聯(lián)合檢測陽性；方案二：任一單項檢測結果陰性，判為聯(lián)合檢測陰性。

（4）綜合試驗證明，新型防鋁液干式防滲透料具備普通干式防滲透料的性能，還有防鋁液滲透性能和優(yōu)良的保溫性能，克服了普通干式防滲透料的缺陷，在預焙槽電解鋁行業(yè)具有較大推廣價值，并能夠創(chuàng)造較高的經(jīng)濟效益。

[1]焦慶國,周云峰,李昌林,方斌,汪艷芳,柴登鵬．500kA鋁電解槽早期破損剖析[J]．有色金屬(冶煉部分),2020(08)：51-55+67．

[2]安建懷,呂冬冬．用后硅磚在鋁電解槽用防滲澆注料中的應用[J]．耐火與石灰,2019,44(02)：15-20．

[3]汪艷芳,柴登鵬,張亞楠,張芬萍．鋁電解槽用防滲材料性能淺析[J]．輕金屬,2018(09)：38-41．