[发明专利]一种导热系数可调的铝电解槽侧衬材料

说明书

技术领域

本发明涉及铝电解槽侧衬材料，具体涉及一种导热系数可调的铝电解槽侧衬材料。

背景技术

现在铝电解槽侧衬采用的的主流材料为氮化硅结合碳化硅材料，该材料具有优异的抗冰晶石侵蚀能力，但由于其导热系数高，使用其作为侧衬材料的铝电解槽属于散热型铝电解槽，其缺点是能耗高。而节能降耗历来都是铝电解行业生产管理的焦点和难点，关系着企业的经济效益，是提高企业生存和竞争能力的手段，更是实现向资源节约型企业发展的必由之路，近年来，由于电力供应持续紧张以及电解铝的产能持续扩张，节能问题引起更多业内人士的关注，当前国家从节能减排和建立资源节约型社会考虑，相继出台了对铝电解槽行业能耗方面的有关限制性政策，因此电解铝行业节能工作在生产经营中显得更为重要。这就需要研发一种铝电解槽侧衬材料，既要有良好的抗冰晶石侵蚀能力，又要具有相对较低的导热系数，以便在维持整个铝电解槽稳定生产的同时，减少通过侧衬向外界环境的散热，实现节能减排，既有利于降低环境污染，又有利于节约生产成本，从而实现可持续发展。

氮化硅结合碳化硅材料和赛隆结合氧化铝空心球材料是目前耐火材料行业内普遍成熟的技术，在铝电解槽、大型炼铁高炉及陶瓷窑炉等行业得到了广泛应用。其中，中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司、洛阳科冠耐火材料有限公司、山东宇佳新材料有限公司、河南钜洋耐火材料有限公司等均可以生产氮化硅结合碳化硅材料，中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司、东台市富尔特高温材料制造有限公司也可以生产赛隆结合氧化铝空心球材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种导热系数可调的铝电解槽侧衬材料，解决现有氮化硅结合碳化硅铝电解槽侧衬材料所存在的能耗高的问题。

本发明完成其发明任务所采取的技术方案是：一种导热系数可调的铝电解槽侧衬材料，所述的铝电解槽侧衬材料为氮化硅结合碳化硅复合赛隆结合氧化铝空心球，以氮化硅结合碳化硅材料为工作面，以赛隆结合氧化铝空心球为保温层，根据氮化硅结合碳化硅材料、赛隆结合氧化铝空心球材料厚度的改变调节导热系数；充分利用氮化硅结合碳化硅材料的优异的抗冰晶石侵蚀性能以及赛隆结合氧化铝空心球的低导热性能，将氮化硅结合碳化硅材料和赛隆结合氧化铝空心球材料制备时一体成型，整体烧成，得到一种既有良好的抗冰晶石侵蚀性能又有较低的导热系数并且可调的氮化硅结合碳化硅复合赛隆结合氧化铝空心球材料。

本发明提出的导热系数可调的铝电解槽侧衬材料，以氮化硅结合碳化硅材料为工作面，以赛隆结合氧化铝空心球材料为保温层，可以根据不同的导热系数需求，调节制品氮化硅结合碳化硅和赛隆结合氧化铝空心球两部分的厚度，从而实现导热系数的可控调节。由于氮化硅结合碳化硅材料和赛隆结合氧化铝空心球材料均属于氮化物结合耐火材料，性质相似，可以在两种材料交界处形成紧密界面结合，整体性良好。氮化硅结合碳化硅制品是以硅粉和不同粒度的碳化硅为主要原料，经混练成型在氮气气氛中通过硅粉氮化反应形成以氮化硅为结合相的碳化硅制品。赛隆结合氧化铝空心球是以硅粉、氧化铝微粉和不同粒度的氧化铝空心球为主要原料，经混练成型在氮气气氛中通过硅粉氮化反应形成氮化硅并和氧化铝微粉发生固溶反应生成赛隆做结合相，得到赛隆结合氧化铝空心球。由于材料整体成型，在两种材料交界面处同时存在硅粉、氧化铝微粉、碳化硅颗粒、氧化铝空心球，会由于硅粉氮化反应生成氮化硅并和氧化铝微粉固溶生成赛隆将碳化硅颗粒结合在一起，形成赛隆结合碳化硅过渡带，从而将氮化硅结合碳化硅材料和赛隆结合氧化铝空心球材料紧密的、有机的结合在一起，得到整体性良好的材料。其中氮化硅结合碳化硅材料和赛隆结合碳化硅材料的性质极为相似，尤其是导热系数非常接近，都比较高。而赛隆结合氧化铝空心球的导热系数很低。在设计方案时，为了简便起见，氮化硅结合碳化硅材料和赛隆结合碳化硅材料的导热系数取同一个数值，赛隆结合氧化铝空心球的导热系数取另外一个数值。