专利名称：高温炉体铝电解槽侧墙用异型Si的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高温炉体铝电解槽侧墙用异型Si3N4结合SiC砖，属于耐火材料制备
背景技术：
铝电解槽侧墙目前使用的耐火材料是碳质耐火砖、氮化硅结合碳化硅耐火砖、氮化硅结合碳化硅耐火砖和碳质耐火砖复合的复合砖结构。碳质耐火砖很容易被高温氧化损坏造成铝电解槽侧墙寿命短和由于导电造成电能损耗大的问题；氮化硅结合碳化硅耐火砖抗氧化能力优于碳质耐火砖、抗冰晶石电解质熔液侵蚀能力较好、电绝缘性能较好、电能损耗较小、工作寿命长的优点，但其存在制造成本较大价格较高的问题。而且，由于Si3N4结合SiC的厚砖(一般厚度大于75mm)，在生产过程中氮气不能有效地渗透到砖体内部与硅粉发生氮化反应生成氮化硅结合相，容易造成氮化硅结合碳化硅耐火砖内部硅粉氮化不完全、分层、夹心、砖体强度低等质量问题，进而带来直接影响氮化硅结合碳化硅耐火砖的使用效果的问题。
近年来，采取了氮化硅结合碳化硅耐火砖和碳质耐火砖平面粘贴复合的复合砖结构。这种平面粘贴复合的氮化硅结合碳化硅耐火砖和碳质耐火砖复合砖结构可以降低铝电解槽用耐火砖的成本。但是在该复合砖结构的顶部仍然有碳质耐火砖暴露在高温空气中，碳质耐火砖容易被氧化造成该复合砖结构局部异常损毁的现象；同时，Si3N4结合SiC砖和碳质耐火砖相互粘贴的复合砖结构的四个厚度方向的侧面存在不平整问题，铝电解槽侧墙用Si3N4结合SiC砖相互间耐火泥砌缝的间隙较大，砌缝密封性较差，更不能采用实现干砌的砌砖新技术。这种情况容易造成铝电解槽内的高温融体通过Si3N4结合SiC砖相互间的砌缝向砖体内部渗透和侵蚀，严重威胁着铝电解槽的使用寿命。这使得该复合砖结构没有达到预期的使用效果，反而带来直接影响氮化硅结合碳化硅耐火砖的使用寿命，造成氮化硅结合碳化硅耐火砖的浪费。
发明内容
本发明的目的就是针对现有平面粘贴复合的氮化硅结合碳化硅耐火砖和碳质耐火砖复合砖结构砖存在的上述问题，提出一种可有效防止被高温融体渗透和侵蚀的高温炉体铝电解槽侧墙用异型Si3N4结合SiC砖。
本发明提出的一种高温炉体铝电解槽侧墙用异型Si3N4结合SiC砖，其特征在于所述在Si3N4结合SiC砖体的一个面积较大的非工作面上开设一个或几个凹槽，带凹槽型Si3N4结合SiC砖在用于铝电解槽的侧墙时，其凹槽部分可与一个或几个相对应形状的碳质耐火砖通过耐火胶泥来粘结，构成紧密的结合，形成一个Si3N4结合SiC砖与碳质耐火砖复合在一起并且外形尺寸相吻合和一致的复合砖整体。
在上述异型Si3N4结合SiC砖中，所述凹槽部分为规则的梯形、直角三角形、长方形、圆形、椭圆形，不规则多边形中的任何一种。
在上述异型Si3N4结合SiC砖中，所述凹槽的深度为Si3N4结合SiC砖体厚度的十分之一至十分之八，凹槽的开口总面积为Si3N4结合SiC砖体面积较大的非工作面的面积的99％至10％之间。
在上述异型Si3N4结合SiC砖中，所述凹槽部分可与一个或几个相对应形状的其它材质的耐火砖通过耐火胶泥来粘结，构成紧密的结合，形成一个Si3N4结合SiC砖与该材质耐火砖复合在一起并且外形尺寸相吻合一致的复合砖整体。
本发明提供的这种带凹槽结构的铝电解槽侧墙用Si3N4结合SiC砖和碳质耐火砖的复合结构，既利用了Si3N4结合SiC砖有效防止被高温融体渗透和侵蚀的优点，又利用了碳质耐火砖高导热较低成本的特点。使用这种带凹槽结构的Si3N4结合SiC砖与碳质耐火砖复合在一起形成外形尺寸相吻合和一致的复合砖体，既可保证铝电解槽的侧墙用耐火砖使用寿命，又可以降低铝电解槽侧墙用耐火砖的成本和铝电解的生产成本。
图1带一个凹槽的Si3N4结合SiC砖体示意图。
图2带三个凹槽的Si3N4结合SiC砖体示意图。
图3带四个凹槽的Si3N4结合SiC砖体示意图。
图4本发明Si3N4结合SiC砖体与碳砖组合后的局部剖面示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明铝电解槽的侧墙用Si3N4结合SiC砖体有两个面积较大的侧面，其中一个侧面与铝电解槽内高温融体接触，可称为工作面；而另一个与工作面相对应的侧面不与铝电解槽内高温融体接触，它可以与碳质耐火砖接触，也可以与铝电解槽体的钢结构接触，可称为非工作面。本发明是在铝电解槽的侧墙用Si3N4结合SiC砖体的非工作面上开设一个(见图1所示)或几个凹槽(见图2和图3所示)，凹槽的深度在Si3N4结合SiC砖体厚度的十分之一至十分之八之间，凹槽的开口总面积为Si3N4结合SiC砖体面积较大的非工作面的面积的99％至10％之间；凹槽部分可以呈规则的梯形、长方形、圆形、椭圆形，也可以不规则多边形。本发明所述的带凹槽型形状特征的Si3N4结合SiC砖，包括在Si3N4结合SiC砖中添加有各种助烧剂(例如各种金属单质；各种金属氧化物，各种金属盐类；各种稀土元素及稀土氧化物和其盐类；各种非金属单质；各种非金属氧化物和其盐类)的用于铝电解槽侧墙的所有带凹槽型Si3N4结合SiC砖种。该带凹槽型Si3N4结合SiC砖在用于铝电解槽的侧墙时，其凹槽部分可与一个或几个相对应形状的碳质耐火砖通过耐火胶泥来粘结，构成紧密的结合，形成一个Si3N4结合SiC砖与碳质耐火砖复合在一起并且外形尺寸相吻合和一致的复合砖整体，见图4所示，1-耐火胶泥粘结缝，2-Si3N4结合SiC砖体，3-碳砖体。
利用本发明的技术制备的整体复合砖具有如下优点1、铝电解槽侧墙用Si3N4结合SiC砖带有凹槽型结构，可以减少砖体的重量，降低铝电解槽侧墙用Si3N4结合SiC砖的费用。
2、Si3N4结合SiC砖带有凹槽型结构内镶嵌和粘贴碳质耐火砖，能够把碳质耐火砖与高温空气隔绝，避免了碳质耐火砖的氧化损毁。可延长铝电解槽侧墙用Si3N4结合SiC砖和碳质耐火砖复合砖体的寿命。
3、可以避免碳质耐火砖的漏电现象，节约电能。
4、可以保证铝电解槽侧墙用Si3N4结合SiC砖和碳质耐火砖复合砖体的整体性。
5、可以避免由于Si3N4展结合SiC砖太厚，在生产过程中氮气不能有效地渗透到砖体内部与硅粉发生氮化反应生成氮化硅结合相，容易造成氮化硅结合碳化硅耐火砖内部硅粉氮化不完全、分层、夹心、砖体强度低等质量问题，而带来直接影响氮化硅结合碳化硅耐火砖的使用效果的问题。
6、带凹槽结构的铝电解槽侧墙用Si3N4结合SiC砖，保留了Si3N4结合SiC砖四个厚度方向侧面的完整性，避免了原来采用的Si3N4结合SiC砖和碳质耐火砖相互粘贴的复合砖结构的四个厚度方向侧面的不平整问题，有利于减少铝电解槽侧墙用Si3N4结合SiC砖相互间砌缝耐火泥的间隙，甚至可以不用耐火泥实现干砌。这可以大大提高砖缝之间的密封性，从而有效防止铝电解槽内的高温融体通过Si3N4结合SiC砖相互间的砌缝向砖体内部渗透和侵蚀，对延长铝电解槽的使用寿命将起到重要作用。
权利要求
1.一种高温炉体铝电解槽侧墙用异型Si3N4结合SiC砖，其特征在于所述在Si3N4结合SiC砖体的一个面积较大的非工作面上开设一个或几个凹槽，带凹槽型Si3N4结合SiC砖在用于铝电解槽的侧墙时，其凹槽部分可与一个或几个相对应形状的碳质耐火砖通过耐火胶泥来粘结，构成紧密的结合，形成一个Si3N4结合SiC砖与碳质耐火砖复合在一起并且外形尺寸相吻合和一致的复合砖整体。
2.根据权利要求1所述的一种高温炉体铝电解槽侧墙用异型Si3N4结合SiC砖，其特征在于所述凹槽部分为规则的梯形或多边形中的任何一种。
3.根据权利要求1所述的一种高温炉体铝电解槽侧墙用异型Si3N4结合SiC砖，其特征在于所述凹槽的深度为Si3N4结合SiC砖体厚度的十分之一至十分之八，凹槽的开口总面积为Si3N4结合SiC砖体面积较大的非工作面的面积的99％至10％之间。
4.根据权利要求1所述的一种高温炉体铝电解槽侧墙用异型Si3N4结合SiC砖，其特征在于所述凹槽部分可与一个或几个相对应形状的其它材质的耐火砖通过耐火胶泥来粘结，构成紧密的结合，形成一个Si3N4结合SiC砖与该材质耐火砖复合在一起并且外形尺寸相吻合一致的复合砖整体。
全文摘要
本发明涉及一种高温炉体铝电解槽侧墙用异型Si
文档编号C25C3/08GK1594661SQ20041003078
公开日2005年3月16日 申请日期2004年4月9日 优先权日2004年4月9日
发明者黄朝晖, 潘伟, 齐龙浩, 苗赫濯 申请人:清华大学