电解槽的设计和选材,应确保碳阴极材料内部的温度大于850℃,因为NaF在850℃以下会结晶,引起炭阴极体积膨胀和炭砖膨胀,降低其使用寿命。其办法是选用良好的保温砖做隔热层,同时在炭砖与隔热层之间用防渗料作阻挡层,防止NaF等有害物质的渗透。防渗料的选用原则是m(AL2O3)/m(SiO2)大于0.9,就能抑制Na 和 NaF 的渗透。因为渗入的Na与NaF 能与AL2O3—SiO2质耐火材料反应生成霞石(Na2O·AL2O3 ·2SiO2),从而堵塞气孔,阻止Na和NaF 的继续渗透。
防渗透浇注料采用粘土熟料做耐火骨料,三级矾土熟料作耐火粉料,添加超微粉,用CA-50水泥做结合剂,并加分散剂和硅质或长石类防渗剂。其主要性能:AL2O3 44% ,SiO2 49% 体积密度 ≥2.23g/cm3 ,110℃和1000℃烧后耐压强度分别为40MPa和 70MPa ,1000℃烧后线变化< -0.3%,350℃热导率约为0.55W/(m·K)。该料用于铝电解槽侧壁炭砖和隔热层之间,可阻止Na 和NaF 等物质的渗透,也保护了隔热层。 干式防渗料临界粒径3mm,骨粉料质量比约6:4 ,直接铺在槽底隔热层上。厚度100~150mm。该料主要性能。
渗透深度测定:将干式防渗料300g装进石墨坩埚内,加压振动5min ,测定振实料高度H1,然后装进高分子比的冰晶石200g,密封坩埚,在电炉内加热到950℃、保温时间为96h。密封坩埚随炉自然降温到室温,取出坩埚,切开剖面观察分析,并测量防渗料与冰晶石反应后的剩余高度H2,计算出渗透深度(H1-H2),实质为反应层的高度,即为该料的抗渗透性 。