张立达,王耀武,刘佳智,狄跃忠,彭建平

(东北大学 冶金学院,辽宁 沈阳,110819)

目前,氧化铝-冰晶石熔盐电解法是工业上生产金属铝的唯一方法,电解槽是电解法生产金属铝的主要生产设备[1]。在铝电解过程中,熔融态的电解质会向阴极炭块内渗透,并穿过阴极炭块,腐蚀电解槽下部的保温层,导致电解槽泄漏或电解槽热场失衡[2]。为了阻止这种渗透或者减缓渗透速度,常在阴极炭块下部设置专门阻止电解质渗透的防渗层[3-4]。目前,铝电解槽的防渗透方法主要为化学防渗,其机理是在铝电解槽阴极炭块下部铺设一层18～20 cm厚的、主要成分为氧化硅和氧化铝的干式防渗料。电解过程中,渗透穿过阴极炭块的液态电解质会与干式防渗料发生化学反应,生成一层半熔融态的致密玻璃相阻挡电解质继续渗透[5-6],起到延缓电解质进一步渗透腐蚀耐火保温层、延长槽寿命、维持电解槽热平衡的目的。

在铝电解过程中,除了电解质会向阴极炭块中渗透外,阴极铝液也会通过阴极炭块中的缝隙或裂缝向阴极炭块下部渗透,进入到防渗层。此外,在铝电解过程中,生成的副产物金属钠也会向阴极炭块中渗透[7],并会穿过阴极炭块向下部的防渗料层渗透。这些渗透进入干式防渗料中的铝与钠均会与防渗料反应,影响防渗料层的防渗效果。目前,很多的研究者对防渗料的防渗机理及防渗料成分对防渗效果的影响进行了研究[8-10],但关于防渗料中的铝热还原反应研究较少。……