[發明專利]一種鋁電解槽側墻用不燒SiC-C磚及方法

無效

• 申請號: 201210189415.9
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102701765A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 田守信;林強;田云鵬;劉金朋
• 申請（專利權）人: 上海柯瑞冶金爐料有限公司;山東柯信新材料有限公司;陽谷信民耐火材料有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/622
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 潘振甦

技術領域

本發明涉及一種鋁電解槽側墻用不燒SiC-C硅及制作方法，屬于SiC基耐火材料領域。

背景技術

電解鋁工業是國民經濟的基礎產業之一，在當今社會發展中起到了重要作用。

鋁電解槽側墻目前使用的耐火材料是碳質耐火磚、氮化硅結合碳化硅耐火磚、氮化硅結合碳化硅耐火磚和碳質耐火磚復合的復合磚結構。碳質耐火磚很容易被高溫氧化損壞造成鋁電解槽槽體壽命短的問題，而氮化硅結合碳化硅耐火磚抗冰晶石電解質溶液侵蝕能力不是非常令人滿意，國內的鋁電解槽槽體的設計壽命一般低于5年，與國外鋁電解槽槽體的實際使用壽命一般超過7年，有的達到12年以上的先進水平存在較大的差距，該差距主要表現在氮化硅結合碳化硅耐火磚抗冰晶石電解質溶液侵蝕能力較差。通常采取方法是增加氮化硅結合碳化硅耐火磚的厚度來延長氮化硅結合碳化硅耐火磚的工作壽命。但是，增加氮化硅結合碳化硅耐火磚的厚度除了增加電解鋁槽側墻的用磚成本外，還給氮化硅結合碳化硅耐火磚的制造工藝增加了很多困難。隨著氮化硅結合碳化硅耐火磚厚度的增加，在磚體燒結過程中氮氣不能有效地滲透到磚體內部并與硅粉體發生氮化反應生成氮化硅結合相，容易造成氮化硅結合碳化硅耐火磚內部硅粉氮化不完全、磚體分層、磚體夾心、磚體強度等質量問題，從而直接影響氮化硅結合碳化硅耐火磚的質量和使用效果。

為此，清華大學提出了含有ZrB₂材料和TiB₂材料補強Si₃N₄結合SiC磚，以替代普通的Si₃N₄結合的SiC磚（CN1562883A）。在鋁電解槽側墻用氮化硅結合碳化硅耐火磚體中添加含ZrB₂材料和TiB₂材料，可以大大提高氮化硅結合碳化硅耐火磚抗冰晶石電解質溶液侵蝕和滲透的能力，從而有效減緩氮化硅結合碳化硅耐火磚遭受鋁電解槽內冰晶石電解質溶液侵蝕的速度，達到明顯延長含含ZrB₂材料和TiB₂材料的新型氮化硅結合碳化硅耐火磚使用壽命的目的。同時，避免了通過增加氮化硅結合碳化硅耐火磚的厚度來彌補氮化硅結合碳化硅耐火磚工作壽命的缺陷，保證了含ZrB₂材料和TiB₂材料的新型氮化硅結合碳化硅耐火磚質量的一致性和穩定性。但是這種材料的成本卻大大增加，影響了它的推廣應用。

又如中國鋁業股份有限公司提出了鋁電解槽槽側內襯復合側塊的申請（CN1238567C），所述復合側塊是將SiC磚與普通碳塊上下放置，組成復合側塊，碳化硅磚與普通碳塊的厚度比例為5-7∶5-3。據稱可以比純SiC磚節約投資30-50％，槽壽命可達2000天以上。再如東北大學提出的鋁電解槽的廢舊碳化硅側壁材料的處理方法（申請號301010571952.0），首先將鋁電解槽的廢舊碳化硅磚進行剝離，分為腐蝕部分和未腐蝕部分；然后將腐蝕部分粉碎為粒度為300-700μm的顆粒，再用水進行洗滌和過濾，得到濾餅和一次濾液；對濾餅進行洗滌和過濾，得到主要成分是SiC和Si₃N₄的濾渣和二次濾液；二次濾液循環到一次洗滌過程中用作洗液；一次濾液經蒸發濃縮后得到氟化鈉含量<0.15wt％的硅酸鈉濃縮液，或通過添加CaCl₂生成硅酸鈣和氟化鈣沉淀；對硅酸鈣和氟化鈣沉淀進行洗滌和過濾，得到主要成分是硅酸鈣的濾渣和三次濾液，三次濾液循環到一次洗滌過程中用作洗液。所述的SiC的重量百分比為75-81wt％，Si₃N₄的重量百分比為19-25wt％。

綜上所述，當前鋁電解槽側墻仍多般使用碳塊或氮化硅結合的碳化硅制品。前者使用壽命為3-5年，后者為5-7年。前者價格低廉，后者價格高昂。氮化硅結合的碳化硅雖然是高性能的產品，隨著這種技術的普遍被認知，它的性價比已不高，社會效益也不理想。

為了進一步降低成本和提高使用效果，本發明擬提供一種鋁電解槽用不燒碳化硅-碳制品。用它代替氮化硅結合的碳化硅制品。它顯著減少了投資，降低了能耗，提高了使用壽命和性價比，而制造成本可以降低15％以上。且不燒SiC-C用于鋁電解槽鮮有報道，從而引得出本發明的構思。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋁電解槽側墻用不燒SiC-C磚及制作方法。