铝加工用阳极焙烧炉内铝硅酸盐耐火材料的气相腐蚀

【技术】这几种内衬材料是影响铝电解槽内衬寿命的重要因素电解铝生产的主体设备是电解槽，它的阴极部分是一个矩形的钢制槽壳，底部是导电的碳块，碳块下衬以耐火及保温材料，侧部是能抵抗氧化和电解质侵蚀的侧壁材料。

电解质是以冰晶石为主体的氟化物熔体，在电解生产过程中，槽内衬因电解质的冲刷和腐蚀以及化学反应而损坏，严重时必须停槽，拆除全部内衬重新筑炉，大量的筑炉材料消耗和停产损失，严重的影响生产成本，因而努力延长槽内衬的使用周期(称为槽衬寿命)是铝电解工业的一项重要使命。

影响铝电解槽槽衬寿命的几个关键因素是槽壳强度，内衬材料、筑炉工程和焙烧起动操作。

其中后两项可以依靠在施工及生产中执行行之有效的规程来解决，而前两项则必须在设计阶段做出合理的处理，包括槽壳在生产中承受应力及其强度的计算和内衬材料的选择。

槽壳必须设计成能支撑和约束其因受热和化学应力影响而产生的变形，内衬必须选择良好的抗电解质和金属浸透和腐蚀的材料，同时各种材料的传热和保温性能须与不同槽型的热平衡设计紧密联系。

本文仅涉及内衬材料的选择问题。

一、阴极炭块铝工业发展初期，电解槽容量较小，当时以底糊捣固的整体阴极被广泛应用。

其后捣固炉底的弱点逐步被人们所认识，诸如由底糊整体构成的大面积阴极，很难做到均质，因而温度分布及电流分布都难以均匀，在焙烧时容易构成裂纹，影响槽衬寿命和电解指标，特别当电解槽容量加大时，这些缺点更加突出。

随着碳素生产技术的发展，逐步采用预焙烧炭块作为铝电解槽阴极材料。

几十年生产实践中，常用的预焙烧阴极炭块有几种类型，即：以锻烧无烟煤为骨料的坯块，在1200℃温度下烧成，称为无烟煤底块;以煅烧无烟煤掺入一定数量的电极石墨碎为骨料，在1200X温度下焙烧成的炭块，称为半石墨质底块(掺入石墨量大约有10%、20%、30%等);用可以石墨化的碳索材料制成的碳块，加热到2500℃以上，称为石墨化底块。

1.1无烟煤底块无烟煤底块抗破碎强度大，有较好的抗磨损性能，制造成本较低，一直被广泛应用，但是，它的电阻率高，以致在电解过程中，炉底电压降大，抗钠渗透性能较差，随生产时间延长底块逐步膨胀，炉底电压降也逐步升髙，对内衬寿命产生不利影响。

C over Report封面报道有色冶金炉用耐火材料的现状与发展王新虎，杨艳龙，吕文英摘要：由于金属熔炼的主要设施是金属冶炼炉窑，因此对金属熔炼行业科学技术进步以及对防火性能材料品种、材质的要求，应该是耐火材料行业对金属冶炼炉窑提高寿命和质量最大的目标。

本文对铜、铅、锌等金属公司冶炼炉窑的情况以及使用耐火材料的特点加以说明。

关键词：有色冶金炉；耐火材料；现状；发展防火建筑材料应用于钢材、金属、玻璃、水泥、瓷器、油田化学、机械设备、锅炉以及轻工、发电、军事等各个产业中，是保障这些产业生产运转和重大科技建设需要的重要基础物质，尤其在高温工业领域中起着难以替代的关键作用。

耐火金属材料的特点在有色冶炼应用上能否得到充分发展，关键取决于其构造方式及应用环境的特点。

只有符合操作方式的构造体，能够适应操作环境，才能发挥耐火金属材料的全部作用。

1 常见的耐火材料1.1 硅石耐火材料硅石耐火材料以SiO2为主要元素，其中SiO2含量不低于93%。

这种防火建筑材料可以是定形或不定形。

该材料具备导热性好、荷载软化点高和抗酸性水渣冲刷性能较好的特性。

然而其抗热震性能较差。

因此，该材料常用于焦炉、玻璃熔炉、酸式炼铁炉以及一些热工仪器的构造上。

1.2 铝硅酸盐耐火材料铝硅酸盐耐火材料的主要元素是Al2O3和SiO2。

根据Al2O3在防火建筑材料中的含量不同，该材料可分为半硅质、黏土质和高铝质三种。

该耐火材料具有质轻、热稳定性良好和保温性能较好的优点。

然而其变形温度通常小于1400℃。

1.3 镁质耐火材料镁质耐火建筑材料是以方镁石为晶相，MgO质量分数超过80%的耐火材料。

由于受到原材料成分的限制，镁质耐火材料的主要成分为MgO、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、CaO、Cr2O3等。

MgO的熔点高达2800℃，而镁质耐火材料的耐火性可以达到2000℃以上，因此镁质材料具有优异的耐热特性。

铝质耐火材料分为铝砖、镁橄榄石质耐火建材、镁硅尖晶石质耐火建材、铝铬质防火建材和白玉石质耐火建材。

铝电解槽气体焙烧启动过程的自寻优模糊控制系统设计
仵征;路建坤
【期刊名称】《橡塑技术与装备》
【年(卷),期】2015(0)18
【摘要】为解决铝电解槽气体焙烧启动过程中温度场分布不均匀、阳极和阴极烧蚀严重,特别是异型阴极电解槽的阴极凸台脱落严重等问题,以铝电解槽阴极表面温度和烟气中的空气过剩系数为主要控制参数,通过PLC,采用模糊控制算法,建立了温度模糊控制和燃空比自寻优模糊控制模型,实现对铝电解槽气体焙烧启动过程的有效控制。

试验结果表明,该方法易于实现铝电解槽焙烧启动的自动控制,可以做到使阴极温度缓慢、均匀、可控地上升,断面温度梯度较小、阴极表面温度均匀。

【总页数】2页(P96-97)
【关键词】铝电解槽;气体焙烧;模糊控制;燃空比
【作者】仵征;路建坤
【作者单位】河南化工职业学院;中钢集团郑州金属制品研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP273.5
【相关文献】
1.废气分离式自焙侧插铝电解槽/一种PC阳极铜的生产方法/焙烧炉火道墙清理装置/窑尾余热发电新技术/铝熔体除气装置/低成本精炼钛的新技术/接近分子大小的超细钨粉/铝铸造新技术/高强度高导热性铝合金板/铝用电解槽侧部的涂层材料/制
取钨粉的新方法/超硬铝的镁合金 [J],
2.带有自寻优调整因子的模糊控制系统设计 [J], 张秋颖;龙松;张文钢
3.铝电解槽焙烧与启动过程危险评价模糊层次分析 [J], 单文娟;刘军
4.自寻优模糊集的自调整模糊控制器及通用模糊控制器的硬件实现 [J], 冯宏娟;王守觉
5.基于模糊控制规则自调整与自寻优的模糊控制器 [J], 吕志来;张忠武
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电解铝行业阳极焙烧炉多级烟气治理方法浅析臧佳克邓永怀(西北矿冶研究院甘肃白银730900)摘要：电解铝行业阳极焙烧过程会产生大量烟气，单一的净化方案无法满足对烟气中各污染物的高效去除，需进行多级烟气治理。

通过对多种多级烟气治理方案比较分析，得出电捕法％熟石灰干法吸附法是较为理想的阳极焙烧烟气治理方案。

关键词：阳极焙烧；污染物；烟气治理刖,作为电解铝行业的一道重要工序，阳极焙烧过程是 以焦炉煤气、天然气或重油为燃料，在焙烧炉加热炉室 的最高火道温度为1150-1200!的条件下，对生阳极炭 块进行焙烧作业，使其高温炭化的过程。

阳极焙烧炉生 产1*预焙阳极块约排出烟气量约10000m3-12000m3，]烟气中需进行净化的主要污染物为颗粒物、S〇2、沥青烟 (主要成分为焦油)和氟化物(主要成分为HF)。

目前，我 国阳极焙烧烟气治理主要有电捕法、碱液吸收湿式净化 法、氧化铝干法吸附法和熟石灰干法吸附法等方法。

[2]然 而，单一阳极焙烧烟气治理方案具有一定的局限性，无 法满足对烟气中各污染物的高效去除，因此，对于阳极 焙烧烟气治理需要多种方法串联使用。

2多级烟气治理技术方案比选2.1电捕法$熟石灰干法吸附法本方法中焙烧烟气首先经过全蒸发冷却塔降温预 处理，再进人电捕焦油器，烟气中的颗粒物、沥青烟在电 场中，由于碰撞和离子的扩散使自身荷电，在库仑力的 作用下定向移动到沉淀极，在沉淀极释放出所带电荷，同时吸附在沉淀极，从而实现对烟气中颗粒物和沥青烟 的去除。

[3]电捕后的烟气以熟石灰为吸附剂，去除S〇2和 氟化物，吸附污染物后的熟石灰及其混合物经布袋除尘 器进行气固分离，使烟气中各污染物得到有效去除。

但 吸附后的熟石灰无法循环使用，需进行合理处置。

2.2电捕法$氧化铝干法吸附法本方法中焙烧烟气首先经过全蒸发冷却塔，对焙 烧烟气降温预处理，再采用电捕焦油器吸附烟气中的 沥青烟和颗粒物，经电捕焦油器净化后的烟气采取氧化铝干法吸附法进一步去除颗粒物和沥青烟，同时可 有效去除氟化物。

煅烧工试题及答案1、填空题（江南博哥）煅烧炉水套进水阀门应经常动作，目的是防止阀门（）。

答案：锈死2、单选?炭素材料的物理性质包括（）。

a.真比重和假比重；b.空率和结构性质；c.力学性质；d.导电性；e.热学性质。

A、acdB、abcdC、abcdD、abcde答案：D3、单选炭素生产的煅烧和焙烧工艺中，火焰长度常常关系到炉膛设计尺寸，下面对火焰长度影响不大的因素是（）。

A、煤气喷嘴直经缩小B、空气喷出速度增大C、空气、煤气的预热温度D、在湍流情况下，喷嘴直径不变，增大煤气喷出速度答案：C4、问答题通过什么方法可提高石油焦的实收率？答案：（1）适当降低火道温度（2）缩短煅烧带（3）增加煅烧炉的密封性5、单选改质沥青是炭阳极生产重要原料，根据改质沥青质量标准（YB/T5194-93）中的规定，二级品改质沥青的（）。

A、软化点温度60-75℃；β树脂≦12%；结焦值≦42%B、软化点温度75-90℃；β树脂≦14%；结焦值≦46%C、软化点温度100-120℃；β树脂≦16%；结焦值≦50%D、软化点温度100-115℃；β树脂≦18%；结焦值≦54%答案：C6、单选煤炭是泥煤、褐煤、烟煤及无烟煤等的统称，其中炭化程度最差的是（）。

A、泥煤B、褐煤C、烟煤D、无烟煤答案：A7、问答题什么是产品质量？什么是全面质量管理？答案：1）产品质量是由各种要素所组成的。

这些要素亦被称为产品所具有的特征和特性，不同的产品特征和特性各异。

因此，产品所具有的特征和特性的总和，便构成了产品质量的内涵。

国际标准化组织颁布的ISO/DIS9000：2000标准，将质量的含义规定为：“产品、体系或过程的一组固有特性满足顾客和其他相关方要求的能力。

”2）全面质量管理（TotalQualityManagement）简称：TQM：是指在全面社会的推动下，企业中所有部门，所有组织，所有人员都以产品质量为核心，把专业技术，管理技术，数理统计技术集合在一起，建立起一套科学严密高效的质量保证体系，控制生产过程中影响质量的因素，以优质的工作最经济的办法提供满足用户需要的产品的全部活动。

硅铝耐火材料硅铝耐火材料是一种在高温环境下具有优异耐火性能的材料，通常用于炉窑、热处理设备、玻璃窑、钢铁冶炼等工业领域。

其主要成分是氧化硅和氧化铝，具有优异的耐火性、耐热性和耐腐蚀性。

本文将对硅铝耐火材料的特性、应用领域和制备工艺进行介绍。

硅铝耐火材料的特性。

硅铝耐火材料具有优异的耐火性能，能够在高温环境下保持结构稳定，不易熔化或变形。

同时，它还具有良好的耐热性，能够承受高温下的热膨胀和热震。

此外，硅铝耐火材料还具有较高的抗渣性和抗侵蚀性，能够在腐蚀性气氛下长时间稳定工作。

因此，硅铝耐火材料被广泛应用于高温工业领域。

硅铝耐火材料的应用领域。

硅铝耐火材料在炉窑、热处理设备、玻璃窑、钢铁冶炼等工业领域有着广泛的应用。

在炉窑中，硅铝耐火材料可以作为炉墙、炉顶和炉底的衬砌材料，能够有效地抵抗高温热应力和腐蚀性气氛的侵蚀，保障炉窑的正常运行。

在玻璃窑和钢铁冶炼中，硅铝耐火材料也扮演着重要的角色，能够保障生产设备的安全稳定运行。

硅铝耐火材料的制备工艺。

硅铝耐火材料的制备工艺主要包括原料选用、配料、成型、烧结等环节。

首先，选择高纯度的氧化硅和氧化铝作为主要原料，然后按照一定的配料比例进行混合。

接着，将混合后的原料进行成型，通常采用压制或浇铸的方式，使其成型成各种形状的耐火制品。

最后，采用高温烧结工艺，将成型后的耐火制品进行烧结，使其形成致密的结构和良好的耐火性能。

总结。

硅铝耐火材料以其优异的耐火性能和广泛的应用领域，在高温工业领域中扮演着重要的角色。

通过对其特性、应用领域和制备工艺的介绍，相信读者对硅铝耐火材料有了更深入的了解，希望本文能够为相关领域的工程技术人员提供一定的参考和帮助。

电解铝生产腐蚀环境分析及防腐蚀改进技术措施一、腐蚀环境分析（一）生产车间腐蚀环境因现代铝电解采用冰晶石—氧化铝熔盐法电解工艺生产铝，电解铝生产过程中会产生大量的烟气，烟气由气态和固态物质组成。

1、气态物质主要包括阳极电化学反应过程中产生的CO2（二氧化碳）、CO（一氧化碳）气体；阳极效应时产生的CF4（四氟化碳）、氟化盐水解产生的HF（氟化氢）气体；以及原料中的杂质SiO2（二氧化硅）与冰晶石反应生成的SiF4（四氟化硅）等污染物，主要是HF 等含氟气体。

2、固态物质是由原材料挥发和飞扬损失产生的，主要包括两类，一类是随阳极气体排出时带出的大颗粒氧化铝（直径＞5um）和冰晶石粉尘及阳极掉下的炭粒。

由于氧化铝吸附了一部分气态氟化物，大颗粒物质中的总氟量约为15%；另一类是由电解质蒸气冷凝后变为固体粉尘的细微颗粒，其中氟含量达到45%。

虽然现代大型铝电解生产系列广泛采用大型中心下料预焙电解槽，使用很多小罩板把整个电解槽密闭起来，所收集到的烟气通过电解槽一端的排烟支管汇总到电解厂房两侧的排烟总管，采取干法净化处理，集气效率可达97～98%，但在实际生产操作中，由于生产管理和部分员工的环保健康意识、操作习惯、槽罩板密封不严（罩板变形、罩板错位等）、换极操作、打火眼操作、观察炉面情况等因素影响，仍有部分烟气未进入烟气收集系统，直接排到厂房中，对生产车间造成腐蚀；烟气经天窗进入大气环境，对环境造成污染。

烟气中的HF（氟化氢）含氟气体遇空气中的水份发生化学反应，反应生成氢氟酸，而氢氟酸的腐蚀性很强，生产车间中含有少量的氢氟酸也能对生产车间及设备造成中、强度的腐蚀。

（二）烟气管道腐蚀环境因铝电解产生的烟气中含有大量的CO2（二氧化碳）、CO（一氧化碳）、CF4（四氟化碳）、SO2（二氧化硫）、HF（氟化氢）、SiF4（四氟化硅）等气体和大颗粒（直径＞5um）氧化铝颗粒，炭粒及冰晶石粉尘，其中SO2（二氧化硫）与空气中的水份发生化学反应生成H2SO4（硫酸）；CF4（四氟化碳）、HF（氟化氢）与空气中的水份发生化学反应生成HFSO4（氢氟酸），而硫酸和氢氟酸均会对碳钢烟气管壁造成严重的腐蚀。

95工 艺 与 装 备在铝用预焙阳极焙烧过程中，焙烧炉与燃烧控制技术极为关键。

可以说，焙烧炉与燃烧控制技术直接决定着铝用预焙阳极产品的质量和焙烧能耗。

在今天严峻的资源环境形势下，需要通过优化焙烧炉结构、改进燃烧自动控制技术，提高铝用预焙阳极焙烧炉节能低排放的效果。

1　铝用预焙阳极的工作原理铝用预焙阳极简称为预焙阳极，有着“铝电解槽的心脏”之称。

铝用预焙阳极是铝电解工艺的核心所在，是确保铝电解槽稳定工作的基本条件。

铝用预焙阳极一般都安装于电解槽的上端，强大的直流电流经过阳极导入电解液。

在正常的铝电解过程中，铝用预焙阳极一般会产生消耗导致电压下降，而阳极反应一般发生在铝用预焙阳极与熔融电解液接触的部位。

由于有碳的加入，所以阳极反应的最终产物为CO和CO2。

铝用预焙阳极的主要作用在于铝电解过程中导入直流电，并参加电化学反应。

目前，国内外生产一吨电解铝，大约消耗半吨的预焙阳极。

铝电解就是发挥预焙阳极直流电导入并发生电解反应，同时在氧化性与高温熔盐中产生持续性消耗。

所以，电解铝生产需要数量庞大的预焙阳极作为材料。

同时，预焙阳极的质量好坏，直接关系电解槽能否正常生产以及能否达到工艺标准。

2　铝用预焙阳极焙烧的重要性焙烧是在空气隔离的条件下将填充料放入已经成型的生坯中进行高温加热处理，具有搭桥和加固的作用。

铝用预焙阳极焙烧是阳极生产非常重要的一道工序，关系到铝用预焙阳极的产品质量。

所以，要控制好铝用预焙阳极焙烧过程，优化焙烧炉结构，采用先进的工艺技术，以提高铝用预焙阳极产品质量。

铝用预焙阳极焙烧技术使用的目的主要有五点：一是通过热处理来清除粘结剂中的挥发物；二是通过焙烧来将不同粒度的骨料进行粘结结焦，进而形成一定形状的预焙阳极；三是通过焦炭网格能够确保预焙阳极的几何形状，同时使制品硬化，增加产品的机械强度；四是通过煤沥青聚合和分解反应降低产品的电阻率，使产品成为电流的良导体；五是通过焙烧后产品的抗热性、抗氧化性、导热性以及导电性等功能得到全面优化，进而能够满足电解槽生产要求。