В мировом производстве цветных металлов годовой объем производства алюминия всегда занимал первое место, значительно превосходя объемы других цветных металлов. Ежегодный объем потребления огнеупорных материалов в алюминиевой промышленности намного превышает совокупный объем потребления огнеупорных материалов при плавке меди, свинца и цинка. С учетом истории развития алюминиевой промышленности огнеупорные материалы для непрерывного литья подразделяются на два типа: огнеупорные материалы для электролита алюминия и огнеупорные материалы для алюминиеплавильных печей.
Под огнеупорными материалами для непрерывного литья понимаются материалы, получаемые путем плавки, кристаллизации, отжига и холодной обработки партий сырья.
В современной алюминиевой промышленности для производства алюминия используется электролиз расплавленной соли криолита и оксида алюминия.
Расплавленный криолит выступает в качестве растворителя, оксид алюминия — в качестве растворенного вещества, углеродный элемент — в качестве анода, а жидкий алюминий — в качестве катода. После подачи сильного постоянного тока на двух электродах в электролитической ячейке при температуре 900–1000 °C протекает электрохимическая реакция. Электролит и алюминий поддерживаются в расплавленном состоянии; расплавленный алюминий периодически сливают из резервуара, а в резервуар добавляют определенное количество глинозема и криолита.
Поскольку электролит (например, криолит), добавляемый в процессе электролиза, не может быть полностью электролизован, его избыточная часть и газовая фаза над расплавом вызывают сильную коррозию огнеупорного материала.
Печь для плавки алюминия представляет собой новый тип высокоэффективной и энергосберегающей печи, разработанной с учетом особенностей процесса плавки алюминия. Она позволяет в полной мере удовлетворить требования, предъявляемые к строгому составу сплава, прерывистому режиму производства и большой емкости отдельной печи в процессе плавки алюминия. Позволяет снизить расход, уменьшить потери при сжигании, повысить качество продукции, снизить трудоемкость, улучшить условия труда и повысить эффективность производства.
В процессе работы, поскольку вязкость расплавленного алюминия при 750 °C очень близка к вязкости воды при 20 °C, он легко проникает в футеровку печи и вызывает химические реакции. Когда расплавленный алюминий вступает в контакт с огнеупорные материалы, оксиды, входящие в состав огнеупорных материалов (такие как SiO₂, TiO₂, FeO), легко восстанавливаются алюминием, в результате чего на поверхности футеровки печи образуются узелки, выступы и осадок.
Во время работы печи расплавленный металл в ней постоянно перемешивается и встряхивается, что приводит к постоянному истиранию и абразивному воздействию на футеровку печи, а часть, погруженная в расплавленный алюминий, подвергается риску проникновения расплава и образования трещин. Когда алюминий в печи плавится, это также вызывает отслоение футеровки. Печь выключена.
Поэтому материал футеровки, контактирующий с расплавленным алюминием, должен обладать высокой термостойкостью и минимальной степенью пропитки, а также обладать высокой механической прочностью и твердостью.
