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莫來石碳化硅磚于有害堿性氧化物的熱化學反應

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莫來石-碳化硅耐火材料(簡稱硅莫磚)具有耐磨性和抗熱震性優(yōu)異等特點被廣泛用于水泥回轉(zhuǎn)窯過渡帶目前硅莫磚生產(chǎn)過程中主要以氧化鋁含量85%以上的高鋁礬土和碳化硅為原料, 經(jīng)機壓成型和高溫燒制而成。

近些年來,水泥回轉(zhuǎn)窯利用廢棄物和生活垃圾作為燃料或原料生產(chǎn)水泥,實現(xiàn)了廢棄物資源化、減量化處理,是未來水泥工業(yè)發(fā)展方向。但是,這些替代能源中的有害堿性氧化物在燃燒過程中形成氣態(tài)物質(zhì),隨著水泥回轉(zhuǎn)窯服役時間的延長不斷在其內(nèi)部富集,加劇了對窯襯耐火材料的氣相侵蝕。例如,K(g)等與硅莫磚中莫來石相及剛玉相通過發(fā)生式(1)~(3)的化學反應形成霞石(KAlSiO4和白榴石(KAlSi2O6同時伴隨較大的體積膨脹,進而導致硅莫磚的剝落及損毀

2K(g) + 2Al6Si2O13 (s) + CO(g) =====2KAlSiO4 (s) + C(s) + 2SiO2 (s) + 5Al2O3 (s) (1)

2K(g) + 2Al6Si2O13 (s) + CO(g) =====2KAlSi2O6 (s) + C(s) + 5Al2O3 (s) (2)

2K(g) + 2KAlSi2O6 (s) + Al2O3 (s) + CO(g) =====4KAlSiO4 (s) + C(s) (3)


為提高硅莫磚的抗堿蒸氣侵蝕能力,一般從其結(jié)構(gòu)和組分進行改進。一方面,通過引入添加劑(SiSiC、紅柱石等)利用材料制備過程的反應體積膨脹效應,優(yōu)化硅莫磚孔結(jié)構(gòu),降低磚體孔徑尺寸,抑制堿蒸氣的侵蝕,減少其向材料內(nèi)部的滲透,提高其抗堿侵蝕性;另一方面,通過適當提高材料基質(zhì)中的SiO2/Al2O3 (質(zhì)量比)使得制備過程材料基質(zhì)內(nèi)形成高硅氧玻璃相,其在接觸到堿后更易于轉(zhuǎn)變?yōu)橐合?/span>[K2O·SiO2(l)]1 ,使堿侵蝕行為由直接反應侵蝕轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙?/span>-析出侵蝕,侵蝕過程變緩,且不會伴隨大的體積膨脹,進而顯著減緩材料的侵蝕速率。

關(guān)鍵詞:莫來石磚   碳化硅磚   堿性侵蝕   堿性氧化物   
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