山東鋁業股份80KA預焙槽在運行過程相繼出現3臺側部鋼棒漏鋁，鐵含量升高，而被迫停槽的短命槽。點解鋁廠的科技人員經過刨槽，進行細致的分析，找出了漏爐的主要原因：80KA預焙槽雖然在陰極炭塊下部采用干式防滲透料，但在電解槽側部即陰極炭塊下部采用干式防滲透料，但在電解槽側部即陰極炭塊外，處于側棒外側端部，側部炭塊下部，采用的是傳統的耐火混凝土。這種耐火混凝土用水量大，防滲性能差，耐久性差。電解槽啟動后，混凝土破裂，滲鋁、化鋼棒、造成短命槽。
漏爐原因分析
2.1 傳統耐火混凝土采用水泥作結合劑，煅燒礬土熟料為基料，依靠水泥的水化產物將不同粒徑的礬土熟料結合在一起并產生強度。在施工時，為了獲得良好的施工性能，必須加入適量的水，使其具有一定的流動性。一般用水量在15%~20%。在使用過程中，這些水分會在不同階段消除，留下的孔隙就比較多，也比較大，熔融金屬對材料的極限孔徑：鋼水為30um，鐵水為5um，而鋁溶液僅為0.5um。由此可見，鋁液對耐火材料滲透的極限孔徑比較小，較容易對混凝土進行滲透。
2.2 傳統耐火混凝土產生結合強度的是水泥的水化和產物，這些水化合產物在500℃以前都會把90%的結合水脫除，結合強度有一定下降。當溫度升至900~1100℃時，剩下的10%的是就會脫去。這時，混凝土化合物就產生晶格變化，使原有的結構強度大部分損失。而這溫度區間正是電解槽正常溫度區間，由于可見，傳統混凝土是電解槽結構的薄弱環節。
2.3 電解槽中鋁對混凝土的侵蝕
傳統耐火混凝土中的SiO2成分，在還原氣氛中，會與熔融的金屬鋁反應形成金屬Si，即4Al+3SiO2→3Si+2Al2O3。金屬Si的生成，使混凝土形成變質層，并改變了變質層的熱膨脹系數，當溫度發生變化時，就會形成結構性剝落。同時混凝土中的莫來石成分(3Al2O3·2SiO2)與鋁電解槽中的Na2O反應，形成變質層，并引起體積變化和膨脹系數的變化，從而形成結構性剝落。
2.4 自焙鋁電解槽與預焙槽生產工藝條件不同
原80KA自焙陽極電解槽采用邊部加工制度，電解槽側部較短時間內形成保護性爐幫，同時，自焙槽鋁水品保持較高(26~28cm)，形成爐幫較厚，鋁水不易侵蝕側下部的耐火混凝土。而改造成80KA預焙槽后，采用計算機控制中心點式下料，鋁水平保持較低(18~20cm)點解槽側部長期未能形成爐幫。而且形成爐幫較薄，爐膛內形較大，鋁水順著陰極炭塊或側部炭塊之間的人工扎固邊帽之間的縫隙侵蝕耐火混凝土，造成邊部漏爐。
3 采取的措施
(1)為保證80KA預焙槽正常生產，首先改變了80KA預焙槽加工工藝，建立邊部加工制度，增加電解槽爐幫厚度，保護電解槽側部軋固的邊帽不易被鋁水滲透。
(2)針對傳統混凝土的缺陷與合作單位，研制開發了新型的耐火澆注料。這種新型耐火膠澆注料具有以下優點:
(3)降低使用過程中添加的水分，由原來的添加15%~20%降到8%~9%，提高電解槽防滲透性能。
(4)新型耐火澆注料添加有適宜化學成分的物質。在使用過程中，能夠與鋁水和電解質發生化學反應，生成以層致密的玻璃物質，并覆蓋在澆注表面，可有效防止鋁水、電解質向澆注料深處滲透和擴散。
新型耐火澆注料耐高溫、強度大。
4 試驗
將傳統混凝土與新型耐火澆注料，分別做成長、寬、高各為100mm的立方體，在其上部做成凹形結構，中間放入80KA電解槽中取的電解質粉碎料。
將試驗樣品放入950℃電爐中，經過24小時保溫分別取出觀察電解侵蝕情況。
(1)傳統混凝土做成的樣品，電解質全部滲入試樣中，而且因高溫樣品出現裂紋，個別樣品已破碎不能成型。
(2)新型耐火澆注料與電解質接觸的表面生成一層2~3mm厚致密的反應層。樣品保持完整，沒有出現裂紋現象。
通過上面的試驗說明，新型耐火澆注料具有明顯的防滲性能，而且耐高溫，強度大。而傳統的混凝土不具有對電解質的防滲性能，而且強度低。
5 新型耐火澆注料的工業應用
通過實驗室驗證后，電解鋁廠隨后在80KA預焙槽大修槽上應用。經過現場實際操作，這種新型耐火澆注料具有以下特點。
(1)采用新型耐火澆注料不改變原來傳統混凝土操作工藝。繼續采用普通混凝土攪拌機，嚴格控制水分(8%~9%)，攪拌時間縮短。每臺槽按用4t料計算，共計減少水分400kt/槽，效果是明顯的。
(2)雖然使用過程中，水分明顯減少，但攪拌后，新型耐火澆注料流動性好，大修施工中容易添充到陰極鋼棒的底部，避免施工中存在死角，提高施工質量。
(3)新型耐火澆注料凝固速度快，養護期短，縮短電解槽大修周期。
6 結論
(1)采用新型耐火澆注料每臺大修槽比傳統混凝土減少水分400kg，從而提高了電解槽側部的防滲能力。
(2)新型耐火澆注料能與電解槽的電解質發生化學反應，形成具有較好防滲透能力的防滲層，杜絕電解質對耐火澆注料內部的滲透，防止電解槽側部漏爐。
(3)新型耐火澆注料耐高溫，強度大。
(4)采用新型耐火澆注料提高電解槽大修質量，在不改變原施工工藝的前提下，縮短了電解槽大修周期。
