尽量降低成本，增大利润空间，在满足干式防渗料技术要求的前提下，验证加大石英砂、粘土加入量，引入36焦宝石生料的可行性。通过密度堆积试验、抗渗透试验及烧后体积变化试验。结果显示：添加焦宝石生料对干式防渗料的高温性能影响较大，在高温时由于碳酸盐、硫酸盐的分解，造成试样鼓胀、疏松，导致体积密度下降和强度降低，生产过程中应当慎重;采用45焦宝石的配比，试样体积密度、抗渗透率较好，表层形成一薄层霞石层，有效阻止了进一步的渗透;在使用45焦宝石时，石英砂和粘土加入量在满足SiO2含量在51%~59%、Al2O3+SiO2含量&80%，尽量使基质部分的Al2O3/SO2接近于0.85的前提下可增加加入量。
1引言
在铝工业中，不定形耐火材料应用广泛。通常耐火材料用于原生电解铝的生产和二次熔炼铝两个领域。由于铝液流动性好，渗透性强，熔铝感应炉均采用不定形耐火材料砌筑整体炉衬。整体炉衬有利于防止铝液渗透，施工方便，效率高。原生铝的主要生产设备是电解槽，槽底铺设阴极碳砖。由于存在砖缝，在生产过程中电解质透过砖缝渗透到阴极底部，腐蚀了槽底保温砖，破坏了电解槽的保温结构，从而导致电解槽的报废。而在电解槽阴极碳砖底部铺设防渗料方面阻止铝液及电解质的渗透，另一方面防止电解质对槽底保温砖的侵蚀。在20世纪80年代，电解槽主要使用不定形浇注料作为铝电解槽的防渗保温料，由于浇注料存在水分，电解过程中水分蒸发导致电解质及熔融铝液渗透，破坏电解槽的保温工艺。90年代初，电解槽普遍使用干式料作为防渗料。
电解槽用防渗料要求耐火材料具备两方面要求：(1)防止铝液及电解质渗透;(2)抵抗铝液及电解质腐蚀。因此，防渗料不仅可用于电解槽作为保温防渗层，而且可以用于熔炼金属铝的各种感应炉炉衬上。开发适合我国矿藏的铝质耐火材料可大大降低铝工业生产成本，节约资源。首先要提高铝质耐火材料的质量，完善生产工艺是开发铝工业用耐火材料的关键。提高铝质不定形耐火材料的质量，需要提高基质料的耐火度和抗腐蚀性能，需要完善不定形耐火材料的成型工艺。因此，对铝质耐火材料的成型工艺、烧结工艺和抗熔融铝及电解质的腐蚀机理进行系统而细致的研究，是开发铝工业用耐火材料的前提条件。
2干式防渗料侵蚀机理
在电解槽运行过程中，由于NaF、Na3AlF6(冰晶石)熔融盐的存在及直流电场的作用，产生少量的Na2O蒸气，使得耐火材料结构被破坏，从而失去对下面保温层的保护作用，最终导致电解槽损坏。若选用Al2O3-SiO2系原料，从Na2O-Al2O3-SiO2三元相图可以得知，当Al2O3/SiO2质量比在一定范围内(相当于霞石中的Al2O3/SiO2)时，其低熔物的熔化温度都在732℃以上。因此，渗入物在防渗料层就已凝固，从而不能渗入到隔热层。在电解过程中，由于Na2O与NaF的渗透作用，与防渗料发生反应，生成霞石与SiF4，其反应如下：
Na2O+Al2O3+SiO2→Na2AlSiO4(霞石)
NaF+Al2O3+SiO2→Na2AlSiO4(霞石)+SiF4
在凝固线温度以上，霞石粘度很大，堵塞防渗料气孔;在凝固线温度以下，霞石起到屏障作用，阻挡或减缓电解质继续向下渗透，保护下面保温层面免受电解质侵蚀，从而延长电解槽使用寿命。
3试验材料和试验方法
3.1试验思路
以优质焦宝石(粒度为5~3，3~1，1~0)，Ⅲ级矾土粉(≤0.088)为主要原料，采用三级颗粒级配(粗颗粒35%~60%，中颗粒20%~35%，细颗粒20%~30%时能获得致密堆积)，添加硼酸、粘土、钾长石、石英砂、硅微粉配制。做振动堆积实验，得出振实密度为1.92~2.12g/cm3的合理颗粒级配。考察试样在热振炉860℃烧后的烧结状况及体积变化，验证确定硼酸、粘土、钾长石、石英砂、硅微粉的加入量。自制坩埚中放入试样及冰晶石，放入重烧炉在960℃温度下保温96h验证试样防渗效果。最终，产品达到干式防渗料协议标准。
3.2主要原料
试验主要原料为YS45焦宝石熟料(粒级为5~3mm、3~1mm、1~0mm)，36生料、50高铝矾土粉、钾长石粉、85硅微粉、石英砂、硼酸、粘土粉。
3.3试验方案
根据安德森颗粒级配，添加不同的添加剂，设定具体试验方案
3.4试样密度测试
按照试验配方准确称量各种物料，将搅拌均匀的物料装入1000mL量筒中，称量重量测定自然堆积密度。将量筒放置于振动台上振动5min后，读出体积，计算出振实密度
3.5.1对比分析
采用45焦宝石的1#配比脱模后试样强度较高，外观光滑、平整，未发现鼓胀的问题，但采用焦宝石生料、石英砂为骨料的，均不同程度的出现了表面膨胀，脱模强度较低，样块疏松，外观不规整，且存在鼓胀的问题
3.6抗冰晶石渗透试验
抗渗透试验所采用的冰晶石取自于某铝业现场。同时，考虑现场生产实际情况，在部分试样试验时冰晶石中添加10%的氧化铝粉，这主要是根据二元相图Na3AlF6-Al2O3，当Al2O3含量在8%~10%时，可降低冰晶石的熔点至950℃。为了更好的进行对比试验，渗透剂米用冰晶石和冰晶石中添加10%的AI2O3两种方案进行对比试验
3.6.1试验坩埚的制备
按照标准及防渗干式料渗透率的检测方法，选择了高铝浇注料进行浇注成型，将浇注料浇注成型为100x100x100(mm)的立方试样，并在试样中间预留出直径为80mm、高度为90mm的圆柱内孔用于装填干式料和电解质。试验坩埚制作完毕后经常温养护24h后进行烘干，然后经1500℃×3h烧成后备用。
3.6.2抗渗透试验试样的制备
在试验坩埚内壁均匀涂抹_层石墨(石墨与机油进行了混合)，目的是高温条件下保持还原气氛。称取300g干式防渗料装入坩埚内，并振捣密实，再称取200g的渗透剂装入坩埚内干式料上层并捣实。将镁碳砖切成100x100x10(mm)的方块，盖在坩埚上方，防止渗透剂沸腾时溢出。将坩埚放入重烧炉内升温至960℃保温96h，关闭电源随炉冷却至室温后取出试样，从中间部位切开坩埚，测量渗透深度，根据侵蚀深度评价防渗效果。
3.6.3对比分析
从切开后的端面可以看出，1#试样抗侵蚀性能均明显优于3#样。采用配比1的1#、#试样坩埚最大渗透深度边缘部位为10~12mm，这可能与边缘部位振捣密实程度及干式防渗料的收缩有关。1#试样坩埚中间部位渗透层深度在6~7mm之间，2#试样坩埚中间部位渗透无明显的界限，难以分别，从切开后的端面情况看，1#、#试样均形成了霞石层，阻止了冰晶石进一步的渗透。采用配比5的3#试验坩埚，渗透深度达32mm，冰晶石与干式防渗料融为—体
4结语
⑴添加焦宝石生料、石英砂对干式防渗料的高温性能影响较大，在高温时由于碳酸盐、硫酸盐的分解，造成试样鼓胀、疏松，导致体积密度下降和强度降低，生产过程中应适当控制其加入量。
⑵合理引入焦宝石的试样体积密度、抗渗透率较好，表层形成一薄层霞石层，有效阻止了进一步的渗透。
⑶通过本次抗渗透试验，认为自制的高铝浇注料坩埚替代高铝砖坩埚完全可行。
⑷渗透剂只用冰晶石方案完全可行，960℃就可保证实验室冰晶石融化、沸腾。
(5)加入1%萤石(CaF2)有利用试样的抗渗透性能，加入0.5%羧甲基纤维素对产品使用性能无影响，固可不加。
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