[发明专利]一种耐火材料抗冰晶石烟气侵蚀的试验装置及试验方法

说明书

本发明属于耐火材料技术领域，主要涉及一种耐火材料抗冰晶石烟气侵蚀的试验装置及试验方法。提出的一种耐火材料抗冰晶石烟气侵蚀的试验装置具有炉体（19）；炉体（19）内设置有将其空腔分隔为上炉膛（6）、下炉膛（18）的隔热层（10）；上炉膛（6）、下炉膛（18）之间通过刚玉管（11）相连通；下炉膛（18）内设置内置有冰晶石电解质（13）的坩埚Ⅱ（12）；上炉膛（6）内设置有坩埚Ⅰ（7），并在坩埚Ⅰ（7）内放置待测试样（8）；坩埚Ⅱ（12）与配气柜（16）相连通；坩埚Ⅰ（7）上设置排气口。本发明能更真实、直观地反应耐火材料在实际应用中的损毁情况。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，主要涉及一种耐火材料抗冰晶石烟气侵蚀的试验装置及试验方法。

背景技术

我国是世界金属铝生产第一大国。工业上生产原铝普遍采用冰晶石-氧化铝熔盐电解炼铝法，电解过程在铝电解槽中进行。铝电解槽侧衬用耐火材料的抗冰晶石侵蚀性决定电解槽的使用寿命，关系到金属铝的生产成本。

铝电解槽的侧衬材料中，内层耐火材料在电解过程中直接与电解液接触。电解液的主要成分是冰晶石、氧化铝，此外还添加氟化铝、氟化钙等添加物。目前国内外提出的抗冰晶石侵蚀的检测方法大致分为固态冰晶石测试方法、熔融电解液测试方法和模拟电解槽测试方法三类。这些测试方法都是把试样和冰晶石直接接触，加热到一定温度，通过试样的质量、尺寸及渗透深度等因素来衡量铝电解槽的抗冰晶石侵蚀性能，反映了耐火材料抗冰晶石电解液侵蚀的能力。

而铝电解槽外层的耐火材料在使用过程中并不与电解液直接接触，其接触的主要是电解过程中产生的高温烟气，主要成分是氟化物、CO2、CO、HF、SO2等，通过内层耐火材料的缝隙扩散到外层。此外，外层耐火材料接触的气氛中还有从电解槽外壳进入的空气。其次，外侧耐火材料的使用温度比内侧耐火材料的使用温度低。因此，外层耐火材料与内层耐火材料在铝电解槽中的使用环境具有显著差异，若使用与内层材料同样的测试方法测试其抗冰晶石侵蚀性，测试环境与外层耐火材料的实际使用环境相差很大，不能体现耐火材料抗冰晶石烟气侵蚀性能。由于电解液对耐火材料的侵蚀更严重，内层耐火材料对抗冰晶石侵蚀性要求更苛刻，对外层耐火材料使用抗冰晶石电解液侵蚀的检测方法是过于严格的检测方法。

目前国内外开展的耐火材料抗冰晶石侵蚀的研究工作均为材料与冰晶石熔融电解质接触的条件下进行，还没有关于耐火材料抗冰晶石烟气侵蚀的试验方法及试验装置的报道。尤其是近年来，能源危机加剧，国家大力推行低温低电压铝电解新技术，使铝电解槽由散热型结构向保温型结构转变，铝电解槽陆续进行节能改造，在其外层加上一层保温材料。保温材料具有高气孔率、低热导率，若按照抗冰晶石电解液侵蚀的测试方法来进行测试，电解液很容易渗透进入保温材料内部，将其侵蚀熔解，这样就不能反映出保温材料在实际使用中的侵蚀变化过程。

因此，需要建立该类耐火材料的抗冰晶石烟气侵蚀试验方法及试验装置。

发明内容

本发明的目的是提出一种耐火材料抗冰晶石烟气侵蚀的试验方法及试验装置，使其能够较好的模拟耐火材料在铝电解槽外层使用的实际情况，气氛及试验温度可调控，操作方便，从而真实、直观地反映耐火材料在实际应用中的损毁情况，较为准确的评价耐火材料在应用过程中的抗冰晶石烟气侵蚀的性能，对于合理选用铝电解槽外层耐火材料具有重要的意义。

本发明为完成上述发明任务采用如下技术方案：