11.2.3 Огнеупорные и теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционные и огнеупорные материалы используют в катодном устройстве электролизеров для снижения потерь тепла, предохранения катодного кожуха от воздействия высокой температуры и, в конечном итоге, для повышения срока службы электролизеров. По назначению эти материалы делят на:

материалы для подложек под катодные блоки (барьерные материалы);

огнеупорные материалы, устанавливаемые под катодными блоками и воспринимающие на себя воздействие проникающих фторидов;

теплоизоляционные материалы, снижающие потери тепла.

Очевидно, что все перечисленные требования не могут быть представлены в одном материале. Поэтому для каждого материала разработаны соответствующие требования.

3.6.1. Барьерные материалы служат мягкой подложкой под катодные блоки и препятствуют проникновению компонентов расплава в нижние слои футеровки. В качестве таких материалов применяют подушки из подовой массы, глинозема и 1 других материалов. Однако до настоящего времени нет единого мнения о наиболее предпочтительных барьерах, поэтому на отводах используют различные материалы для подложек. В последние годы за рубежом в качестве барьеров используют два типа порошков:

— тип А, основанный на анортите, СаО • А1₂О₃ • 2SiO₂;

— тип Б, основанный на оливине MgO • SiO₂.

3.6.2. Огнеупорные материалы должны обеспечивать медленное проникновение криолитоглиноземных расплавов, сохранять форму и объем, а также исключать попадание электролита в зону расположения теплоизоляции.

Данным требованиям удовлетворяет множество материалов. Так, на КрАЗе в широком масштабе испытывались электролизеры с глиноземной изоляцией, но, несмотря на ряд преимуществ, они не нашли широкого применения.

В настоящее время для этих целей широко используют шамот — алюмосиликатный материал, содержащий 28—45 % А1₂О₃, который дешевле других огнеупоров. В России широкое распространение получил кирпич различных размеров марки ШБ (ГОСТ 390-96), который содержит не менее 28 % А1₂О₃, имеет огнеупорность не ниже 1650 °С и открытую пористость не более 30 %. В зарубежной практике находят применение муллитовые изделия с содержанием глинозема более 45 %. Теплоизоляционные материалы предназначены для снижения тепловых потерь и, следовательно, они должны обладать низкой теплопроводностью. Для этой цели используют различные материалы: диатомит, вермикулит (вспученная слюда с различной плотностью), силикат кальция (СаО • SiO₂) и силикат алюминия—кальция (СаО • А1₂О₃ • SiO₂). В России широкое распространение для этих целей получили диатомитовые изделия, в том числе диатомитовый кирпич марок Д-500 и Д-600. В зарубежной практике, а в последние годы и на отечественных заводах применяют вермикулит различных типов, отличающийся в основном объемной плотностью.