有色冶炼及锻造加热过程中产生的碱性氧化物含钠、钾较多,会侵蚀高温炉体上的耐火砖及浇注料。但是钠、钾与各种耐火砖和浇注料反应是高温炉壁耐火材料选择的基础技术,为此进行了研究,并且与本公司产品的抗碱性进行了比较。碱性反应试验条件如下:试验温度:℃(试样前端温度)温度保持时间:30min加热速度:10℃·min-1侵蚀剂:Na2CO3、K2CO3、NaCl特级试剂侵蚀剂使用量:55g、50g、60g试样形状:17mm×17mm×mm(平面研磨机精加工后)。
一:实验结果
1.1耐火砖
镁铬砖与原砖组织相比,组织变化很小。在氧化铝质、氧化锆质和尖晶石质试样上发现前端有膨胀倾向,致密质黏土砖被侵蚀剂浸渍的前端部位有些熔损,也发现了膨胀的倾向。在熔损部位的背面,碱侵入2~3mm厚,形成致密的组织。在℃以上,锆石质砖熔损很大。在℃以上,碳化硅质砖和碳化硅-黏土砖也发生了熔损,尤其是碳化硅质砖的熔损较大。
1.2不定形耐火材料
从约℃向高温侧,氧化铝质低水泥浇注料是逐渐膨胀,膨胀倾向大于氧化铝质砖。组织内部发生横向龟裂,但组织仍较牢固。在℃以上,黏土质低水泥浇注料中发现有些熔损,黏土质普通浇注料熔损较大。在约℃,高铝质致密喷补料有若干熔损,但比黏土质低水泥浇注料和普通浇注料熔损少。在℃以上,碳化硅质浇注料和碳化硅质致密喷补料发生熔损,特别是碳化硅质致密喷补料的熔损较大。
二:各耐火材料的反应性
(1)刚玉砖(α-Al2O3)、氧化铝质低水泥浇注料是以刚玉(α-Al2O3)为主体,并有少量的CaO-Al2O3组成,这些矿物如果碱Na2O侵入,就会产生下式所示的反应:
一般认为α-Al2O3如果向晶体结构大的β-Al2O3变化,那么耐火材料的组织则膨胀,容易龟裂。
(2)黏土质砖和浇注料的矿物组成是莫来石(3Al2O3·2SiO2)、方晶石(SiO2)、石英(SiO2)等,由于Na2O的侵入引起下式的反应:
黏土质耐火材料,由于化学组成SiO2和Al2O3的含量不同,所以易引起上述那样的反应。由于Na2O的侵蚀,耐火材料组织生成硅酸钠、Na2O·Al2O3·6SiO2(钠长石)和NaAlSiO4(斜霞石)等碱性化合物,发现有熔损和膨胀剥落损伤。