产品分类

耐材知识

当前位置:首页 > 耐材知识 > 高铝砖的碱质侵蚀作用与相平衡的关系

高铝砖的碱质侵蚀作用与相平衡的关系

添加时间:2018年9月28日  浏览次数:

烧成耐火制品的高温(>1700℃)隧道窑采用不同种类的耐火材料砌筑窑衬,如烧成碱性制品的隧道窑,其烧成带用镁铬、镁铝砖;预热和冷却带用高铝砖和粘土砖。烧成带衬砖的损毁机制主要是:蠕变、侵蚀、冲蚀和热震。再结合型镁铬砖具有很高的抗侵蚀和抗蠕变的优越性能,是砌筑烧成带的佳品;但因Cr203的较强的氧化蒸发性,会使浅淡颜色的高铝质制品,特别是氧化铝、莫来石制品污染成粉红色,虽不影响制品质量(在理论上还有利),但常受用户侧目。当然,烧成碱性制品则无此顾忌。预热带受燃料燃烧的气体产物(Na,KS,P…元素和化合物)的侵蚀,形成新的相组合。因化学反应
轻微,不致于影响砌体的安全性,还没有引起人们足够的关注,因此,很少有人研究隧道窑预热带衬砖的蚀损变化。但因隧道窑作业时间可长达8一10年,对研究高铝砖的碱质侵蚀作用与相平衡的关系具有重要的理论和实践意义。

1 预热带高铝砖的侵蚀行为 

烧成镁铬砖的高温隧道窑烧成带以再结合镁铬砖砌筑,预热带为高铝砖。长年的统计数据表明,最高烧成温度大多波动于1600—1750℃ 温度范围;预热带最高温度约1000—1200℃。 

1.1高铝砖分带化学组成

取得的残砖依然与原砖尺寸相当,0—40mm段为蚀变带,至70mm处完全断裂,阻断了气体侵蚀介质的扩散通道(并非所有的砖皆有断裂)。故只可研究0—70mm段的侵蚀行为。依段带距离测得的化学组成如表1。


表1数据表明,高铝砖表面吸人了3类组分:碱质Na20和K20;酸性介质S02/S03和氯和来自烧成带的Cr203(蒸气的凝固相)。碱质Na20和K20一直扩散到70mm段带深度,依其0—70mm段浓度梯度推断,它仍会向更深层带渗透。Cr203也以气态扩散至很深部分,但以表层最集中。Fe203、NiO和S02/S03基本上富集于表面。 

高铝砖

1.2显微结构演变 

0~40mm段蚀变带呈褐绿色,多横向裂纹,表层约0—10mm厚度呈疏松泡沫状。40—70mm段致密坚硬,与原砖结构设多少区别。对预热带高铝砖产生侵蚀作用的主要是燃料灰份、燃烧的气体产物中的碱性组分Na20和K2O它们与高铝砖中的玻璃相、莫来石甚至刚玉反应,形成霞石(Nepheline),NaAISi04和B—A1203,导致膨胀和疏松,燃烧的气体产物SO2/S03可与Na20化合生成无水芒硝,(Na2S04),沉积于空隙中;或者是与先行生成的霞石作用,生成固溶S02/S03和NaCl的组成复杂的新相——方钠石族固溶体(青金石HaiJynite,Na3CaS04Si3A13012,蓝方石Lazurite,Na4S2Si3A13012和黝方石NoSehte,NagAI(Si04)6·s04被统称方钠石族固溶体)。当无水芒硝与先行生成的霞石接触反应便发生反霞石化反应,获得产物黝方石。所以,反应产物钠铝硅酸盐的组成是很复杂的,不可能以计量组成标志;也不可能冠以确切的相名称。 

2 讨论与结语 

烧成耐火制品的高温隧道窑可以维持很长的作业寿命,这是因为:烧成带温度高,但化学侵蚀作用轻微;预热带承受气体介质的侵蚀,但反应温度较低。用高铝砖砌筑烧成带,墙壁的变形、倾斜是由于蠕变行为所致,而烧咀区域除严重变形还有燃料灰分的侵蚀。用再结合型镁铬砖砌筑烧成带,在1750℃温度范围使用可以预期10年以上的使用寿命 

由于温度低,预热带承受气体介质侵蚀的速率很慢,决不是导致隧道窑损毁的直接因素,它是绝对安全的。本研究的高铝砖砌于预热带的最高温区,经10年作业仅有40nun段蚀变。
对于高铝砖而言,NazO和Kzo是最强的腐蚀剂,在很低温度便与之反应生成霞石,产生体积效应,导致结构疏松。图1是在显微尺度上显示的疏松结构。
40mm厚的蚀变带生成霞石、B一(A1,Or)203等正体积效应的新生相,致使表面10~20mm段疏松,形成许多孔洞和裂隙。Na20和S02/SO,自化合生成的无水芒硝便填充在这些部位。从化学反应的角度讲,废气中的s02/s03却可在某种程度上冲淡Na:O和K20的腐蚀剂作用。

以上研究表明,在特定条件下可在低于12004C的温度下形成(A1l…Cr)203固溶体。镁铬砖中的crz03虽然是以尖晶石的形态存在的,但在长期高温作用下,依然发生氧化蒸发行为,富集于高铝砖表面和气7L中。其扩散深度可达70ram以上,但不参与形成低熔点相,而是与刚玉和AI:TiO,固溶,起到了有益的作用。

预热带高铝砖是在1000—1200。C以下的温度范围使用的,通过气态介质的作用。其中起  侵蚀作用的碱质蒸气:s02/s03、C1和cf”无损毁作用。长达lO年之久时间的作用,仍以局部化学反应控制。  

关键词:高铝砖   
版权所有 2013-2018 郑州驹达新材料科技有限公司
电话:0371-60288311 传真:0371-85818311 业务咨询:18537113611
邮箱:zzjdnc@163.com QQ:497985876
在线客服