莫來石(shi)-碳化硅耐火材料(簡稱硅莫(mo)磚)具有耐磨性和抗熱震性優異等特點,被(bei)廣泛用(yong)于水泥回轉窯過渡帶。目前,硅莫磚生產(chan)過程中主要以氧化鋁含量(liang)85%以(yi)上的高鋁礬土和碳化硅為(wei)原料, 經機壓成型和高溫(wen)燒制而(er)成。
近些年來,水泥(ni)(ni)回(hui)轉窯利用廢棄(qi)物(wu)(wu)和生活垃圾作為燃料或原料生產水泥(ni)(ni),實現了廢棄(qi)物(wu)(wu)“資源化、減量化”處理,是(shi)未來(lai)水(shui)泥(ni)工業發展方向。但是(shi),這(zhe)些替代(dai)能源中(zhong)的(de)有害(hai)堿性氧(yang)化物在燃燒過程中(zhong)形成(cheng)氣(qi)態(tai)物質,隨著水(shui)泥(ni)回轉窯服役(yi)時間的(de)延長不斷(duan)在其內部富集(ji),加(jia)劇(ju)了對窯襯耐(nai)火材料(liao)的(de)氣(qi)相侵蝕。例如,K(g)等與(yu)硅莫(mo)磚中莫(mo)來(lai)石(shi)相及剛玉(yu)相通(tong)過(guo)發生式(1)~式(shi)(3)的化(hua)學(xue)反應,形成(cheng)霞石(shi)(KAlSiO4)和白榴石(KAlSi2O6)同時伴隨較(jiao)大的(de)(de)體(ti)積(ji)膨脹,進而導致硅莫磚的(de)(de)剝落(luo)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(ti)高硅莫(mo)磚(zhuan)的(de)抗堿蒸氣侵蝕能力(li),一(yi)般從其結構和(he)組分進(jin)行改進(jin)。一(yi)方(fang)面(mian),通過引入添加劑(ji)(Si、SiC、紅柱石等)利用材料制(zhi)備過程的(de)反(fan)應體(ti)積膨脹(zhang)效應,優(you)化硅莫(mo)磚(zhuan)孔(kong)結構(gou),降低磚(zhuan)體(ti)孔(kong)徑尺寸,抑(yi)制(zhi)堿蒸氣的(de)侵蝕(shi)(shi),減少其向(xiang)材料內部的(de)滲(shen)透,提(ti)高其抗堿侵蝕(shi)(shi)性;另一方面,通(tong)過適當提(ti)高材料基質中的(de)SiO2/Al2O3 (質量(liang)比),使得制備過(guo)程材料基質內形成高(gao)硅氧玻璃(li)相,其(qi)在接觸到堿后更(geng)易于轉變(bian)為液相[K2O·SiO2(l)]圖1 ,使堿侵蝕行為由直接反(fan)應侵蝕轉變為溶(rong)解-析(xi)出侵蝕,侵蝕過程(cheng)變緩,且不會伴隨大的體(ti)積膨脹,進而(er)顯著減(jian)緩材料(liao)的侵蝕速率。