アルミニウム溶解炉は、アルミニウム産業における重要な製錬装置です。その作業用ライニングは、高温の溶融アルミニウム、スラグ、ガス環境に直接接触するため、耐火材料の性能に対して非常に厳しい要件が課されます。{1}耐火材料は、炉の寿命、エネルギー効率、生産の安全性を確保するために、優れた耐食性、非湿潤性、熱衝撃安定性、機械的強度を備えていなければなりません。{3}}このレビューは、作業用ライニングに使用される耐火レンガと高性能の耐火レンガの違いに焦点を当てています。-低セメント耐火キャスタブル.
アルミ溶解反射炉の作業ライナーにおける耐火煉瓦の用途と特徴
耐火レンガは、伝統的な予備成形耐火材料であり、主に高純度の原材料（アルミナ、ケイ酸塩、炭化ケイ素など）から高圧成形と高温焼結によって作られています。{{2}アルミニウム溶解炉で一般的に使用されるタイプには、高-アルミナレンガ (Al₂O₃ 含有量 70-90%)、シリカレンガ (SiO₂ が優勢)、およびケイ酸塩レンガが含まれます。炉壁、炉底、炉頂部に適したレンガです。
利点:
1: 高い機械的強度と体積安定性: 高温 (通常の溶融アルミニウム温度 700-900 度) でも構造の完全性を維持し、機械的衝撃や熱応力に耐えます。たとえば、高アルミナレンガは 50 ～ 100 MPa の圧縮強度を達成でき、溶融アルミニウムの流れにさらされる領域に適しています。
2: 強力な耐食性: シリカレンガは溶融アルミニウムとアルカリスラグに対して優れた耐性を示し、アルミニウムの浸透と腐食を軽減します。文献によると、シリカレンガを使用したアルミニウム炉はメンテナンスコストを大幅に削減できるとのことです。
3:適度な熱伝導率:炉内の均一な熱分布に貢献し、エネルギー利用を最適化します。
短所:
1: 複雑な設置: レンガ単位での建設が必要です。接合部が脆弱になりやすく、アルミニウムの漏れや腐食の促進につながります。熱衝撃に非常に敏感で、特に炉の温度変動が大きい環境では亀裂が発生しやすくなります。
2: 柔軟性が限られている: レンガの配合は固定されており、特定のスラグ組成（高ナトリウムや高カルシウムのスラグなど）に合わせて現場で調整することはできません。-
国際市場では、大型炉の非接触領域には耐火レンガが一般的に使用されていますが、効率を向上させるために作業用ライニングが徐々に交換されています。{0}
アルミニウム溶解反射炉の作業ライニングにおける低セメントキャスタブルの用途と特徴-
低セメント耐火キャスタブル（LCC）は高性能です-不定形耐火物セメント含有量は通常 3% 未満で、主に高純度骨材 (コランダムやアルミノケイ酸塩など)-、微粉末-、添加剤で構成されています。これらは現場での鋳造によって形成され、シームレスな裏地を作成します。-アルミニウム溶解反射炉では、LCC が溶融池の作業層で一般的に使用され、一般的な配合には 75% の高-アルミナ、低-セメントのキャスタブルが含まれます。
利点:
1:優れた耐熱衝撃性と低気孔率：セメント含有量が低いため水和生成物が減少し、気孔率を15%以下に制御でき、不透水性が向上します。報告によると、LCC は従来のキャスタブルよりも 30 ～ 50% 高い耐熱衝撃性を示し、急激な温度変化のある環境に適しています。
2:-非湿潤性および耐腐食性:-非湿潤剤 (BaSO₄ または AlF₃ など) を添加すると、溶融アルミニウムやスラグによる侵食に効果的に抵抗できます。文献では、非湿潤添加剤がアルミニウムの付着を大幅に軽減し、炉内張りの寿命を 12 ～ 24 ヶ月に延長できることが強調されています。
非常に効率的な構造: 強力な流動性と自己流動性により、ポンピングと注型が可能になり、一体構造のライニングを形成し、接合部の漏れを軽減します。{0}熱伝導率が低い（約1～2W/m・K）ため、省エネに貢献します。
3: 高い柔軟性: ユーザーからの正しいフィードバックにより、LCC 配合は、製錬シナリオ (例: 二次アルミニウム製錬における高不純物スラグ) またはスラグ組成 (例: 高シリカ スラグ) (例: 高シリカ スラグ) に基づいてカスタマイズできます。たとえば、ミクロン粉末比率を調整したり、相溶性を向上させるために抗スラグ剤を追加したりできます。-。
短所:
初期強度の発現は乾燥と焼結のプロセスに依存します。不適切な操作は亀裂や強度不足を引き起こす可能性があります。
コストが高い: 原材料と添加剤の価格は通常のレンガよりも高価ですが、長期的なメンテナンスコストは削減されます。{0}}
国際的な用途では、欧州のアルミニウム工場は反射炉の作業ライニングに LCC を広く使用し、炭素排出量とエネルギー消費を削減するイノベーションを組み合わせています。
耐火レンガと低セメント耐火物（LCC）の違いと比較-
アルミニウム溶解炉の作業用ライニングにおける耐火レンガと LCC の主な違いは、成形方法、性能の適応性、および用途シナリオにあります。次の比較は複数の次元から行われます。
成形と構造:
耐火レンガ: あらかじめ形成されたブロック。手動での設置が必要なため、建設期間が長く（数日）、継ぎ目が発生する傾向があります。{0}
LCC: 現場鋳造、シームレスなモノリシック構造、迅速な建設（数時間）、複雑なタイプの炉に適しています。-
パフォーマンスパラメータ:
- 機械的強度: レンガの方が高い強度 (圧縮強度 > 50 MPa) を持っていますが、LCC は熱衝撃後の強度をより良く保持します。
- 耐食性と非湿潤性-: LCC は添加剤の最適化により優れており、アルミニウムの浸透を低減します。レンガは母材に依存しているため、接合部で破損しやすいです。
- 熱衝撃安定性: LCC は気孔率が低く、微粉末構造であるため優れた耐性を備えていますが、レンガは亀裂が発生しやすくなっています。-
- 熱伝導率とエネルギー節約: LCC は熱伝導率が低いため、大幅なエネルギー節約につながります。
経済性と寿命:
- 初期コスト: レンガは初期コストが低くなりますが、頻繁なメンテナンスが必要です。 LCC は初期コストが高くなりますが、寿命が長く、全体的なコストが低くなります (LCC は 20 ～ 30% のエネルギー節約を示しています)。
アルミニウム溶解炉のライニングでは、低セメント耐火キャスタブルは、耐火レンガと比較して、特に耐熱衝撃性、耐食性、施工効率において優れた総合性能を示します。ユーザーの観察は正確です。LCC の柔軟性により、製錬シナリオ (温度勾配など) やスラグ組成 (アルカリ金属含有量など) に基づいて配合を最適化でき、適応性が高まります。ただし、選択には炉のサイズ、予算、運転条件を考慮する必要があります。小型炉やコスト重視のシナリオでは、耐火レンガには依然として利点があります。-アルミニウム業界の企業は、効率向上のために LCC を優先し、実験室試験を通じて特定の配合を検証することをお勧めします。将来的には、ナノ-添加剤の開発により、LCCが世界のアルミニウム製錬業界を支配することになるでしょう。
