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典型的高純鋁冶煉爐用耐火材料,通常都選用高鋁耐火材料、Si3N4結(jié)合SiC質(zhì)耐火材料砌筑。當(dāng)采用高鋁耐火材料時(shí),由于該耐火材料中的SiO2和雜質(zhì)Fe2O3等成分會(huì)被還原成Si和Fe而熔人金屬鋁中,結(jié)果則難以獲得高純度金屬鋁。當(dāng)采用Si3N4結(jié)合SiC質(zhì)耐火材料時(shí),雖然可以降低不純物熔入金屬鋁內(nèi),而獲得較高純度的金屬鋁,但由于Si3N4結(jié)合SiC質(zhì)耐火材料中含有Si成分,因而仍然存在金屬鋁從耐火材料中拾取Si的危險(xiǎn)。因此,要制取高純度鋁,則需要一種不會(huì)引入雜質(zhì)的耐火材料。根據(jù)化學(xué)原理,在已有的耐火材料產(chǎn)品中,認(rèn)為以制取金屬鋁相同的原料——Al2O3作為原料所生產(chǎn)的剛玉耐火材料即能滿足上述要求。這種剛玉耐火材料主要以燒結(jié)氧化鋁或板狀氧化鋁為原料并配人適當(dāng)數(shù)量的氧化鋁微粉制成,其技術(shù)關(guān)鍵是需要采用純凈基質(zhì),實(shí)現(xiàn)氧化鋁的自潔結(jié)構(gòu),以獲得高強(qiáng)度而又不會(huì)有雜質(zhì)成分熔入金屬鋁中。
另外,由于鋁廠在鋁冶煉過(guò)程中,溫度變化很大,所以用于鋁冶煉爐的內(nèi)襯耐火材料應(yīng)具有在溫度急變的情況下不剝落、抗熱震性能好等特點(diǎn)。由此可見(jiàn),一種具有不使金屬鋁受到雜質(zhì)成分侵入,而又具有高抗熱震性能的剛玉耐火材料才是生產(chǎn)高純度鋁選用的重要耐火材料。這種剛玉質(zhì)耐火材料中A12O3含量大于94%,耐熱震性高.
當(dāng)采用A磚(A12O3含量為94%)作為冶煉99.99%A1的冶煉爐里襯時(shí),發(fā)現(xiàn)制取的金屬鋁中雜質(zhì)明顯減少,而且比使用Si3N4結(jié)合SiC磚里襯雜質(zhì)更少。進(jìn)一步研究則證明,將94%A12O3的剛玉磚砌筑的冶煉爐用于制取99.999%A1以及99.9999%A1都獲得了成功。可見(jiàn),這種通過(guò)增加基質(zhì),強(qiáng)化結(jié)合,組織致密的、A12O3含量大于94%的特種剛玉磚是生產(chǎn)高純度金屬鋁用佳耐火材料。
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