電解槽的設(shè)計和選材,應(yīng)確保碳陰極材料內(nèi)部的溫度大于850℃,因為NaF在850℃以下會結(jié)晶,引起炭陰極體積膨脹和炭磚膨脹,降低其使用壽命。其辦法是選用良好的保溫磚做隔熱層,同時在炭磚與隔熱層之間用防滲料作阻擋層,防止NaF等有害物質(zhì)的滲透。防滲料的選用原則是m(AL2O3)/m(SiO2)大于0.9,就能抑制Na 和 NaF 的滲透。因為滲入的Na與NaF 能與AL2O3—SiO2質(zhì)耐火材料反應(yīng)生成霞石(Na2O·AL2O3 ·2SiO2),從而堵塞氣孔,阻止Na和NaF 的繼續(xù)滲透。
防滲透澆注料采用粘土熟料做耐火骨料,三級礬土熟料作耐火粉料,添加超微粉,用CA-50水泥做結(jié)合劑,并加分散劑和硅質(zhì)或長石類防滲劑。其主要性能:AL2O3 44% ,SiO2 49% 體積密度 ≥2.23g/cm3 ,110℃和1000℃燒后耐壓強度分別為40MPa和 70MPa ,1000℃燒后線變化< -0.3%,350℃熱導率約為0.55W/(m·K)。該料用于鋁電解槽側(cè)壁炭磚和隔熱層之間,可阻止Na 和NaF 等物質(zhì)的滲透,也保護了隔熱層。 干式防滲料臨界粒徑3mm,骨粉料質(zhì)量比約6:4 ,直接鋪在槽底隔熱層上。厚度100~150mm。該料主要性能。
滲透深度測定:將干式防滲料300g裝進石墨坩堝內(nèi),加壓振動5min ,測定振實料高度H1,然后裝進高分子比的冰晶石200g,密封坩堝,在電爐內(nèi)加熱到950℃、保溫時間為96h。密封坩堝隨爐自然降溫到室溫,取出坩堝,切開剖面觀察分析,并測量防滲料與冰晶石反應(yīng)后的剩余高度H2,計算出滲透深度(H1-H2),實質(zhì)為反應(yīng)層的高度,即為該料的抗?jié)B透性 。