在铝电解槽运行过程中，由于阴极碳块中孔隙的存在和直流电场的作用，电解质（或铝液）会渗漏到阴极碳块之下，沿耐火砖缝往下渗漏。阴极耐火砖层因受到熔融电解质的渗透和蒸汽作用，逐渐地被破坏并失去对下面保温砖的保护作用，导致电解槽的损毁。为此，开发了干式渗料。

 

1、生产理论基础与防渗机理

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，使用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，其低容物的融化温度都在732℃以上。因此，渗入物在防渗层就凝固，从而不能渗入到隔热层。

在电解过程中，由于NaO 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

在凝固线以上，霞石粘度很大，堵塞防渗气孔；在凝固温度线以下，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。

 

2、生产工艺

      主要原料是粘土熟料和三级高铝熟料。外加物料由A、B两种物质复合而成，它能满足：（1）有利于霞石生成；（2）有利于熔体粘度提高；（3）热导率底、不导电等要求。

     主原料的最大粒度是5mm，细分度≤0.088mm，外加物粒度≤0.074mm。在粗、中、细的颗粒急配上，适当减少粗颗粒数量，增加细粉含量，提高中颗粒比例，可使干式防渗料获得较高震捣密度，并可减少颗粒偏折；无棱角的颗粒比有棱角的颗粒更易于流动，也同样可使干式防渗料获得较高的震捣密度。结合生产所用原料的特性，颗粒级配为粗：中：细=25：35：40.。将称量准确的各种原料导入搅拌机内混合，净混时间为5min，待充分均匀后方可装袋。

 

     生产的干式防渗料的矿物组成为石英、莫来石等，理化指标为：w（Al2O3+ SiO2）≥90%，堆积密度（g m³）1.40～1.50（松散）、1.95～2.05（捣实），950℃保温96h后的侵蚀深度3～6mm，耐火度1750℃热导率（350℃）0.3～0.35W（m.K）ˉ³。

    

3、防渗试验

   目前，国内还没有干式防渗料的具体试验标准，参照耐火材料抗侵蚀试验方法及铝厂实际情况，采用了如下试验方法。

   取一定量的干式防渗料倒入刚玉坩埚内，从分捣实后加入铝厂 的电解质。在重烧炉内将坩埚加热至960℃保温120h冷却至室温后取出并切开，测试出反应层深度即可分析防身效果。反复试验表明：A、B两种物质复合加入（A:B=4:1）比A或B单独加入效果好，此时侵蚀深度是3～5mm;反应层Na2O含量高，未反应层Na2O与配方中一致，并且反应层致密均匀，界面清晰，呈玻璃态。

   通过防渗试验证明：干式防渗料与电解质反应生成了霞石（或具有霞石组成的）,有效阻止或延缓电解质的继续渗透。

 

4、使用效果

  淄博华岩生产的感受防渗料在某单位60KA、80KA预焙槽工业应用，取得以下效果。

  （1）由于具有良好的防渗作用，电解槽底保温状况与设计的预期情况更加接近。与耐火砖相比，槽底电压降低30mV电流效率提高0.59%，可使每台槽年节电29000KW *h另外未反应防渗料还可以重复利用，家少环境污染，有明显的经济效益和社会效益。

  （2）防渗料的良好防渗作用及低的热导率，使防渗料层成为一屏障，从而使阴极碳块内部温差不致增大；同时，反应层（减缓层）具有塑性，颗粒层具有一定可压缩性，能有效缓解电解槽膨胀，从而延长电解槽寿命。

（3）防渗料良好的防渗作用，是冰晶石单耗减少12.5%。