[发明专利]一种铝电解槽侧墙用不烧SiC-C砖及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝电解槽侧墙用不烧SiC-C硅及制作方法，属于SiC基耐火材料领域。

背景技术

电解铝工业是国民经济的基础产业之一，在当今社会发展中起到了重要作用。

铝电解槽侧墙目前使用的耐火材料是碳质耐火砖、氮化硅结合碳化硅耐火砖、氮化硅结合碳化硅耐火砖和碳质耐火砖复合的复合砖结构。碳质耐火砖很容易被高温氧化损坏造成铝电解槽槽体寿命短的问题，而氮化硅结合碳化硅耐火砖抗冰晶石电解质溶液侵蚀能力不是非常令人满意，国内的铝电解槽槽体的设计寿命一般低于5年，与国外铝电解槽槽体的实际使用寿命一般超过7年，有的达到12年以上的先进水平存在较大的差距，该差距主要表现在氮化硅结合碳化硅耐火砖抗冰晶石电解质溶液侵蚀能力较差。通常采取方法是增加氮化硅结合碳化硅耐火砖的厚度来延长氮化硅结合碳化硅耐火砖的工作寿命。但是，增加氮化硅结合碳化硅耐火砖的厚度除了增加电解铝槽侧墙的用砖成本外，还给氮化硅结合碳化硅耐火砖的制造工艺增加了很多困难。随着氮化硅结合碳化硅耐火砖厚度的增加，在砖体烧结过程中氮气不能有效地渗透到砖体内部并与硅粉体发生氮化反应生成氮化硅结合相，容易造成氮化硅结合碳化硅耐火砖内部硅粉氮化不完全、砖体分层、砖体夹心、砖体强度等质量问题，从而直接影响氮化硅结合碳化硅耐火砖的质量和使用效果。

为此，清华大学提出了含有ZrB₂材料和TiB₂材料补强Si₃N₄结合SiC砖，以替代普通的Si₃N₄结合的SiC砖（CN1562883A）。在铝电解槽侧墙用氮化硅结合碳化硅耐火砖体中添加含ZrB₂材料和TiB₂材料，可以大大提高氮化硅结合碳化硅耐火砖抗冰晶石电解质溶液侵蚀和渗透的能力，从而有效减缓氮化硅结合碳化硅耐火砖遭受铝电解槽内冰晶石电解质溶液侵蚀的速度，达到明显延长含含ZrB₂材料和TiB₂材料的新型氮化硅结合碳化硅耐火砖使用寿命的目的。同时，避免了通过增加氮化硅结合碳化硅耐火砖的厚度来弥补氮化硅结合碳化硅耐火砖工作寿命的缺陷，保证了含ZrB₂材料和TiB₂材料的新型氮化硅结合碳化硅耐火砖质量的一致性和稳定性。但是这种材料的成本却大大增加，影响了它的推广应用。

又如中国铝业股份有限公司提出了铝电解槽槽侧内衬复合侧块的申请（CN1238567C），所述复合侧块是将SiC砖与普通碳块上下放置，组成复合侧块，碳化硅砖与普通碳块的厚度比例为5-7∶5-3。据称可以比纯SiC砖节约投资30-50％，槽寿命可达2000天以上。再如东北大学提出的铝电解槽的废旧碳化硅侧壁材料的处理方法（申请号301010571952.0），首先将铝电解槽的废旧碳化硅砖进行剥离，分为腐蚀部分和未腐蚀部分；然后将腐蚀部分粉碎为粒度为300-700μm的颗粒，再用水进行洗涤和过滤，得到滤饼和一次滤液；对滤饼进行洗涤和过滤，得到主要成分是SiC和Si₃N₄的滤渣和二次滤液；二次滤液循环到一次洗涤过程中用作洗液；一次滤液经蒸发浓缩后得到氟化钠含量<0.15wt％的硅酸钠浓缩液，或通过添加CaCl₂生成硅酸钙和氟化钙沉淀；对硅酸钙和氟化钙沉淀进行洗涤和过滤，得到主要成分是硅酸钙的滤渣和三次滤液，三次滤液循环到一次洗涤过程中用作洗液。所述的SiC的重量百分比为75-81wt％，Si₃N₄的重量百分比为19-25wt％。

综上所述，当前铝电解槽侧墙仍多般使用碳块或氮化硅结合的碳化硅制品。前者使用寿命为3-5年，后者为5-7年。前者价格低廉，后者价格高昂。氮化硅结合的碳化硅虽然是高性能的产品，随着这种技术的普遍被认知，它的性价比已不高，社会效益也不理想。

为了进一步降低成本和提高使用效果，本发明拟提供一种铝电解槽用不烧碳化硅-碳制品。用它代替氮化硅结合的碳化硅制品。它显著减少了投资，降低了能耗，提高了使用寿命和性价比，而制造成本可以降低15％以上。且不烧SiC-C用于铝电解槽鲜有报道，从而引得出本发明的构思。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝电解槽侧墙用不烧SiC-C砖及制作方法。