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耐火磚知識與新聞

玻璃窯用粘土磚損壞原因分析

當玻璃窯用粘土磚在高溫下與玻璃液接觸時,最初是磚體表面被熔融玻璃所浸潤。此后,由于毛細管的作用,熔融玻璃被吸入磚的氣孔之中,熔融體中富含堿金屬的離子就會向氣孔周圍熟料晶相的間隙中逐步擴散,交代反應于是發生。玻璃液首先溶解粘土磚中的游離SiO2,莫來石被溶解則以較小的速度進行,因此它聚集到玻璃液與粘土磚的界面上。之后,小結晶的莫來石溶解了,而在氣孔附近或與玻璃液接觸的界面上產生重結晶長大的(次生的)莫來石。熟料中間還可能轉化分解成β-Al2O3。由于交代不深,這些晶粒尺寸多是很細。此外,交代反應還形成一部分與原始玻璃液組成不同的玻璃相,這是由于熟料被部分溶解,熔融物中增添了SiO2Al2O3成分,這些熔融物將擴散到玻璃液的其余部分中去。

隨著交代反應的發展,熟料顆粒將逐步解體,成為殘余團粒,在其周圍就可能出現發育長大的莫來石和β-Al2O3,在界面層中發生β-Al2O3結晶的聚集。還可能出現霞石和玻璃相,在此階段Na2O、K2O已滲透到熟料團粒中間。它與熟料中的莫來石反應如下:  

3 Al2O3·2SiO2+Na2O=NaO·Al2O3·2SiO2+2 Al2O3

莫來石與R2O共存時,在較低溫度下就會分解。R2O量越多,則莫來石分解成為剛玉和霞石質液相的溫度就越低。堿性組分由交代界面進入磚體內部是逐步向內擴散的,因此在界面層堿性組分高,β-Al2O3結晶聚集也較多。

交代作用進一步發展,熟料顆粒就可能轉化成零落碎層,甚至會全部轉化為次生的或新礦相,它們主要包括次生的莫來石和分解轉化而來的β-Al2O3。以及交代反應生成的霞石、三斜霞石、白榴石、正長石、鈉長石等。進一步遭受侵蝕后,它們會熔化進入玻璃液中,成為高鋁質條紋或疙瘩。

  這種侵蝕在玻璃液面處最為激烈,這里不但溫度高,還處于氣、液、固三相交界處,而且會受到配合料中堿液和硝水的作用。硝水與粘土磚反應會生成SiS2,這種物質分解時產生氣體使磚的變質層發泡,從而加速侵蝕。

  堿金屬氧化物的揮發物在10001100℃時,可以與粘土磚發生反應,即R2O與粘土磚中的莫來石反應生成剛玉與霞石質玻璃相。后者繼續受到R2 O作用生成長石質玻璃相。如果R2O中的主要成分為K2O,則可在粘土磚表面生成一層高粘區的鉀霞石和β-Al2O3強有力的保護層。但耐火磚中如含SiO2成分較少時,與R2O反應后會使這層玻璃質釉層剝落。

  玻璃窯用粘土磚受到配合料粉塵的侵蝕后,生成一層釉,這層釉除玻璃相外,還有呈復雜雙晶的霞石、白榴石、長石和莫來石。此釉層在較高溫度下會流失。殘留物在格子磚溫度較低處凝固,容易將格子孔堵死,這會使蓄熱室格子磚的蓄熱效果大為降低。通常粘土質格子磚使用30個月以上是很困難的。


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