[發明專利]一種耐火材料抗冰晶石煙氣侵蝕的試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 201810173039.1
• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN108106987A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 王剛;張琪;李紅霞;韓建燊;袁波;董賓賓;陳闊;文九巴
• 申請（專利權）人: 中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務所(普通合伙) 41118
• 代理人: 盧洪方

本發明屬于耐火材料技術領域，主要涉及一種耐火材料抗冰晶石煙氣侵蝕的試驗裝置及試驗方法。提出的一種耐火材料抗冰晶石煙氣侵蝕的試驗裝置具有爐體（19）；爐體（19）內設置有將其空腔分隔為上爐膛（6）、下爐膛（18）的隔熱層（10）；上爐膛（6）、下爐膛（18）之間通過剛玉管（11）相連通；下爐膛（18）內設置內置有冰晶石電解質（13）的坩堝Ⅱ（12）；上爐膛（6）內設置有坩堝Ⅰ（7），并在坩堝Ⅰ（7）內放置待測試樣（8）；坩堝Ⅱ（12）與配氣柜（16）相連通；坩堝Ⅰ（7）上設置排氣口。本發明能更真實、直觀地反應耐火材料在實際應用中的損毀情況。

技術領域

本發明屬于耐火材料技術領域，主要涉及一種耐火材料抗冰晶石煙氣侵蝕的試驗裝置及試驗方法。

背景技術

我國是世界金屬鋁生產第一大國。工業上生產原鋁普遍采用冰晶石-氧化鋁熔鹽電解煉鋁法，電解過程在鋁電解槽中進行。鋁電解槽側襯用耐火材料的抗冰晶石侵蝕性決定電解槽的使用壽命，關系到金屬鋁的生產成本。

鋁電解槽的側襯材料中，內層耐火材料在電解過程中直接與電解液接觸。電解液的主要成分是冰晶石、氧化鋁，此外還添加氟化鋁、氟化鈣等添加物。目前國內外提出的抗冰晶石侵蝕的檢測方法大致分為固態冰晶石測試方法、熔融電解液測試方法和模擬電解槽測試方法三類。這些測試方法都是把試樣和冰晶石直接接觸，加熱到一定溫度，通過試樣的質量、尺寸及滲透深度等因素來衡量鋁電解槽的抗冰晶石侵蝕性能，反映了耐火材料抗冰晶石電解液侵蝕的能力。

而鋁電解槽外層的耐火材料在使用過程中并不與電解液直接接觸，其接觸的主要是電解過程中產生的高溫煙氣，主要成分是氟化物、CO2、CO、HF、SO2等，通過內層耐火材料的縫隙擴散到外層。此外，外層耐火材料接觸的氣氛中還有從電解槽外殼進入的空氣。其次，外側耐火材料的使用溫度比內側耐火材料的使用溫度低。因此，外層耐火材料與內層耐火材料在鋁電解槽中的使用環境具有顯著差異，若使用與內層材料同樣的測試方法測試其抗冰晶石侵蝕性，測試環境與外層耐火材料的實際使用環境相差很大，不能體現耐火材料抗冰晶石煙氣侵蝕性能。由于電解液對耐火材料的侵蝕更嚴重，內層耐火材料對抗冰晶石侵蝕性要求更苛刻，對外層耐火材料使用抗冰晶石電解液侵蝕的檢測方法是過于嚴格的檢測方法。

目前國內外開展的耐火材料抗冰晶石侵蝕的研究工作均為材料與冰晶石熔融電解質接觸的條件下進行，還沒有關于耐火材料抗冰晶石煙氣侵蝕的試驗方法及試驗裝置的報道。尤其是近年來，能源危機加劇，國家大力推行低溫低電壓鋁電解新技術，使鋁電解槽由散熱型結構向保溫型結構轉變，鋁電解槽陸續進行節能改造，在其外層加上一層保溫材料。保溫材料具有高氣孔率、低熱導率，若按照抗冰晶石電解液侵蝕的測試方法來進行測試，電解液很容易滲透進入保溫材料內部，將其侵蝕熔解，這樣就不能反映出保溫材料在實際使用中的侵蝕變化過程。

因此，需要建立該類耐火材料的抗冰晶石煙氣侵蝕試驗方法及試驗裝置。

發明內容

本發明的目的是提出一種耐火材料抗冰晶石煙氣侵蝕的試驗方法及試驗裝置，使其能夠較好的模擬耐火材料在鋁電解槽外層使用的實際情況，氣氛及試驗溫度可調控，操作方便，從而真實、直觀地反映耐火材料在實際應用中的損毀情況，較為準確的評價耐火材料在應用過程中的抗冰晶石煙氣侵蝕的性能，對于合理選用鋁電解槽外層耐火材料具有重要的意義。

本發明為完成上述發明任務采用如下技術方案：