发布日期：2021-10-23
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铝熔炼炉炉衬所用的典型耐火材料通常由高铝耐火材料和Si3N4结合SiC耐火材料制成。使用高铝耐火材料时，耐火材料中的二氧化硅和三氧化二铁会还原为硅和铁，并熔化成金属铝，难以获得高纯度的金属铝。
当使用Si3N4结合的SiC耐火材料时，虽然杂质可以从熔化中减少为金属铝，并且可以获得更高纯度的金属铝，但是仍然存在金属铝从耐火材料中吸收Si的危险，因为Si包含在Si3N4结合的SiC耐火材料中。
因此，为了生产极高纯度的铝，需要不引入杂质的耐火材料。
根据化学原理，在现有的耐火制品中，认为与铝原料相同的——Al2O3生产的刚玉耐火材料可以满足上述要求。这种刚玉耐火材料主要以烧结氧化铝或片状氧化铝为原料，加入适量的氧化铝微粉制成。其技术关键是利用纯基体实现氧化铝的自清洁结构，从而获得高强度，避免杂质成分熔化成金属铝。
此外，由于铝厂炼铝过程中温度变化较大，炼铝炉所用的内衬耐火材料在温度变化较快的情况下，应具有不剥落、抗热震性好的特点。因此，具有高抗热震性和不使杂质侵入铝的刚玉耐火材料是生产高纯铝的重要耐火材料。该刚玉耐火材料Al2O3含量大于94%，抗热震性高，性能指标见表4-3。
当用A砖(Al2O3含量为94%)作为冶炼99.99%铝的熔炼炉炉衬时，发现制得的金属铝中的杂质明显减少，杂质少于Si3N4结合碳化硅砖炉衬中的杂质。进一步研究证明，用94% Al2O3刚玉砖建造的熔炼炉已成功地用于生产99.999%铝和99.9999%铝。可以看出，这种结构致密、A12O3含量大于94%的特殊刚玉砖是生产高纯金属铝的最佳耐火材料。
