專利名稱：高溫爐體鋁電解槽側(cè)墻用異型Si的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫爐體鋁電解槽側(cè)墻用異型Si3N4結(jié)合SiC磚，屬于耐火材料制備
背景技術(shù)：
鋁電解槽側(cè)墻目前使用的耐火材料是碳質(zhì)耐火磚、氮化硅結(jié)合碳化硅耐火磚、氮化硅結(jié)合碳化硅耐火磚和碳質(zhì)耐火磚復(fù)合的復(fù)合磚結(jié)構(gòu)。碳質(zhì)耐火磚很容易被高溫氧化損壞造成鋁電解槽側(cè)墻壽命短和由于導(dǎo)電造成電能損耗大的問題；氮化硅結(jié)合碳化硅耐火磚抗氧化能力優(yōu)于碳質(zhì)耐火磚、抗冰晶石電解質(zhì)熔液侵蝕能力較好、電絕緣性能較好、電能損耗較小、工作壽命長的優(yōu)點，但其存在制造成本較大價格較高的問題。而且，由于Si3N4結(jié)合SiC的厚磚(一般厚度大于75mm)，在生產(chǎn)過程中氮氣不能有效地滲透到磚體內(nèi)部與硅粉發(fā)生氮化反應(yīng)生成氮化硅結(jié)合相，容易造成氮化硅結(jié)合碳化硅耐火磚內(nèi)部硅粉氮化不完全、分層、夾心、磚體強度低等質(zhì)量問題，進而帶來直接影響氮化硅結(jié)合碳化硅耐火磚的使用效果的問題。
近年來，采取了氮化硅結(jié)合碳化硅耐火磚和碳質(zhì)耐火磚平面粘貼復(fù)合的復(fù)合磚結(jié)構(gòu)。這種平面粘貼復(fù)合的氮化硅結(jié)合碳化硅耐火磚和碳質(zhì)耐火磚復(fù)合磚結(jié)構(gòu)可以降低鋁電解槽用耐火磚的成本。但是在該復(fù)合磚結(jié)構(gòu)的頂部仍然有碳質(zhì)耐火磚暴露在高溫空氣中，碳質(zhì)耐火磚容易被氧化造成該復(fù)合磚結(jié)構(gòu)局部異常損毀的現(xiàn)象；同時，Si3N4結(jié)合SiC磚和碳質(zhì)耐火磚相互粘貼的復(fù)合磚結(jié)構(gòu)的四個厚度方向的側(cè)面存在不平整問題，鋁電解槽側(cè)墻用Si3N4結(jié)合SiC磚相互間耐火泥砌縫的間隙較大，砌縫密封性較差，更不能采用實現(xiàn)干砌的砌磚新技術(shù)。這種情況容易造成鋁電解槽內(nèi)的高溫融體通過Si3N4結(jié)合SiC磚相互間的砌縫向磚體內(nèi)部滲透和侵蝕，嚴重威脅著鋁電解槽的使用壽命。這使得該復(fù)合磚結(jié)構(gòu)沒有達到預(yù)期的使用效果，反而帶來直接影響氮化硅結(jié)合碳化硅耐火磚的使用壽命，造成氮化硅結(jié)合碳化硅耐火磚的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有平面粘貼復(fù)合的氮化硅結(jié)合碳化硅耐火磚和碳質(zhì)耐火磚復(fù)合磚結(jié)構(gòu)磚存在的上述問題，提出一種可有效防止被高溫融體滲透和侵蝕的高溫爐體鋁電解槽側(cè)墻用異型Si3N4結(jié)合SiC磚。
本發(fā)明提出的一種高溫爐體鋁電解槽側(cè)墻用異型Si3N4結(jié)合SiC磚，其特征在于所述在Si3N4結(jié)合SiC磚體的一個面積較大的非工作面上開設(shè)一個或幾個凹槽，帶凹槽型Si3N4結(jié)合SiC磚在用于鋁電解槽的側(cè)墻時，其凹槽部分可與一個或幾個相對應(yīng)形狀的碳質(zhì)耐火磚通過耐火膠泥來粘結(jié)，構(gòu)成緊密的結(jié)合，形成一個Si3N4結(jié)合SiC磚與碳質(zhì)耐火磚復(fù)合在一起并且外形尺寸相吻合和一致的復(fù)合磚整體。
在上述異型Si3N4結(jié)合SiC磚中，所述凹槽部分為規(guī)則的梯形、直角三角形、長方形、圓形、橢圓形，不規(guī)則多邊形中的任何一種。
在上述異型Si3N4結(jié)合SiC磚中，所述凹槽的深度為Si3N4結(jié)合SiC磚體厚度的十分之一至十分之八，凹槽的開口總面積為Si3N4結(jié)合SiC磚體面積較大的非工作面的面積的99％至10％之間。
在上述異型Si3N4結(jié)合SiC磚中，所述凹槽部分可與一個或幾個相對應(yīng)形狀的其它材質(zhì)的耐火磚通過耐火膠泥來粘結(jié)，構(gòu)成緊密的結(jié)合，形成一個Si3N4結(jié)合SiC磚與該材質(zhì)耐火磚復(fù)合在一起并且外形尺寸相吻合一致的復(fù)合磚整體。
本發(fā)明提供的這種帶凹槽結(jié)構(gòu)的鋁電解槽側(cè)墻用Si3N4結(jié)合SiC磚和碳質(zhì)耐火磚的復(fù)合結(jié)構(gòu)，既利用了Si3N4結(jié)合SiC磚有效防止被高溫融體滲透和侵蝕的優(yōu)點，又利用了碳質(zhì)耐火磚高導(dǎo)熱較低成本的特點。使用這種帶凹槽結(jié)構(gòu)的Si3N4結(jié)合SiC磚與碳質(zhì)耐火磚復(fù)合在一起形成外形尺寸相吻合和一致的復(fù)合磚體，既可保證鋁電解槽的側(cè)墻用耐火磚使用壽命，又可以降低鋁電解槽側(cè)墻用耐火磚的成本和鋁電解的生產(chǎn)成本。


圖1帶一個凹槽的Si3N4結(jié)合SiC磚體示意圖。
圖2帶三個凹槽的Si3N4結(jié)合SiC磚體示意圖。
圖3帶四個凹槽的Si3N4結(jié)合SiC磚體示意圖。
圖4本發(fā)明Si3N4結(jié)合SiC磚體與碳磚組合后的局部剖面示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步說明鋁電解槽的側(cè)墻用Si3N4結(jié)合SiC磚體有兩個面積較大的側(cè)面，其中一個側(cè)面與鋁電解槽內(nèi)高溫融體接觸，可稱為工作面；而另一個與工作面相對應(yīng)的側(cè)面不與鋁電解槽內(nèi)高溫融體接觸，它可以與碳質(zhì)耐火磚接觸，也可以與鋁電解槽體的鋼結(jié)構(gòu)接觸，可稱為非工作面。本發(fā)明是在鋁電解槽的側(cè)墻用Si3N4結(jié)合SiC磚體的非工作面上開設(shè)一個(見圖1所示)或幾個凹槽(見圖2和圖3所示)，凹槽的深度在Si3N4結(jié)合SiC磚體厚度的十分之一至十分之八之間，凹槽的開口總面積為Si3N4結(jié)合SiC磚體面積較大的非工作面的面積的99％至10％之間；凹槽部分可以呈規(guī)則的梯形、長方形、圓形、橢圓形，也可以不規(guī)則多邊形。本發(fā)明所述的帶凹槽型形狀特征的Si3N4結(jié)合SiC磚，包括在Si3N4結(jié)合SiC磚中添加有各種助燒劑(例如各種金屬單質(zhì)；各種金屬氧化物，各種金屬鹽類；各種稀土元素及稀土氧化物和其鹽類；各種非金屬單質(zhì)；各種非金屬氧化物和其鹽類)的用于鋁電解槽側(cè)墻的所有帶凹槽型Si3N4結(jié)合SiC磚種。該帶凹槽型Si3N4結(jié)合SiC磚在用于鋁電解槽的側(cè)墻時，其凹槽部分可與一個或幾個相對應(yīng)形狀的碳質(zhì)耐火磚通過耐火膠泥來粘結(jié)，構(gòu)成緊密的結(jié)合，形成一個Si3N4結(jié)合SiC磚與碳質(zhì)耐火磚復(fù)合在一起并且外形尺寸相吻合和一致的復(fù)合磚整體，見圖4所示，1-耐火膠泥粘結(jié)縫，2-Si3N4結(jié)合SiC磚體，3-碳磚體。
利用本發(fā)明的技術(shù)制備的整體復(fù)合磚具有如下優(yōu)點1、鋁電解槽側(cè)墻用Si3N4結(jié)合SiC磚帶有凹槽型結(jié)構(gòu)，可以減少磚體的重量，降低鋁電解槽側(cè)墻用Si3N4結(jié)合SiC磚的費用。
2、Si3N4結(jié)合SiC磚帶有凹槽型結(jié)構(gòu)內(nèi)鑲嵌和粘貼碳質(zhì)耐火磚，能夠把碳質(zhì)耐火磚與高溫空氣隔絕，避免了碳質(zhì)耐火磚的氧化損毀。可延長鋁電解槽側(cè)墻用Si3N4結(jié)合SiC磚和碳質(zhì)耐火磚復(fù)合磚體的壽命。
3、可以避免碳質(zhì)耐火磚的漏電現(xiàn)象，節(jié)約電能。
4、可以保證鋁電解槽側(cè)墻用Si3N4結(jié)合SiC磚和碳質(zhì)耐火磚復(fù)合磚體的整體性。
5、可以避免由于Si3N4展結(jié)合SiC磚太厚，在生產(chǎn)過程中氮氣不能有效地滲透到磚體內(nèi)部與硅粉發(fā)生氮化反應(yīng)生成氮化硅結(jié)合相，容易造成氮化硅結(jié)合碳化硅耐火磚內(nèi)部硅粉氮化不完全、分層、夾心、磚體強度低等質(zhì)量問題，而帶來直接影響氮化硅結(jié)合碳化硅耐火磚的使用效果的問題。
6、帶凹槽結(jié)構(gòu)的鋁電解槽側(cè)墻用Si3N4結(jié)合SiC磚，保留了Si3N4結(jié)合SiC磚四個厚度方向側(cè)面的完整性，避免了原來采用的Si3N4結(jié)合SiC磚和碳質(zhì)耐火磚相互粘貼的復(fù)合磚結(jié)構(gòu)的四個厚度方向側(cè)面的不平整問題，有利于減少鋁電解槽側(cè)墻用Si3N4結(jié)合SiC磚相互間砌縫耐火泥的間隙，甚至可以不用耐火泥實現(xiàn)干砌。這可以大大提高磚縫之間的密封性，從而有效防止鋁電解槽內(nèi)的高溫融體通過Si3N4結(jié)合SiC磚相互間的砌縫向磚體內(nèi)部滲透和侵蝕，對延長鋁電解槽的使用壽命將起到重要作用。
權(quán)利要求
1.一種高溫爐體鋁電解槽側(cè)墻用異型Si3N4結(jié)合SiC磚，其特征在于所述在Si3N4結(jié)合SiC磚體的一個面積較大的非工作面上開設(shè)一個或幾個凹槽，帶凹槽型Si3N4結(jié)合SiC磚在用于鋁電解槽的側(cè)墻時，其凹槽部分可與一個或幾個相對應(yīng)形狀的碳質(zhì)耐火磚通過耐火膠泥來粘結(jié)，構(gòu)成緊密的結(jié)合，形成一個Si3N4結(jié)合SiC磚與碳質(zhì)耐火磚復(fù)合在一起并且外形尺寸相吻合和一致的復(fù)合磚整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫爐體鋁電解槽側(cè)墻用異型Si3N4結(jié)合SiC磚，其特征在于所述凹槽部分為規(guī)則的梯形或多邊形中的任何一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫爐體鋁電解槽側(cè)墻用異型Si3N4結(jié)合SiC磚，其特征在于所述凹槽的深度為Si3N4結(jié)合SiC磚體厚度的十分之一至十分之八，凹槽的開口總面積為Si3N4結(jié)合SiC磚體面積較大的非工作面的面積的99％至10％之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫爐體鋁電解槽側(cè)墻用異型Si3N4結(jié)合SiC磚，其特征在于所述凹槽部分可與一個或幾個相對應(yīng)形狀的其它材質(zhì)的耐火磚通過耐火膠泥來粘結(jié)，構(gòu)成緊密的結(jié)合，形成一個Si3N4結(jié)合SiC磚與該材質(zhì)耐火磚復(fù)合在一起并且外形尺寸相吻合一致的復(fù)合磚整體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫爐體鋁電解槽側(cè)墻用異型Si
文檔編號C25C3/08GK1594661SQ20041003078
公開日2005年3月16日 申請日期2004年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月9日
發(fā)明者黃朝暉, 潘偉, 齊龍浩, 苗赫濯 申請人:清華大學(xué)