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莫来石碳化硅砖于有害碱性氧化物的热化学反应

添加时间:2025年3月14日  浏览次数:

莫来石-碳化硅耐火材料(简称硅莫砖)具有耐磨性和抗热震性优异等特点被广泛用于水泥回转窑过渡带目前硅莫砖生产过程中主要以氧化铝含量85%以上的高铝矾土和碳化硅为原料, 经机压成型和高温烧制而成。

近些年来,水泥回转窑利用废弃物和生活垃圾作为燃料或原料生产水泥,实现了废弃物资源化、减量化处理,是未来水泥工业发展方向。但是,这些替代能源中的有害碱性氧化物在燃烧过程中形成气态物质,随着水泥回转窑服役时间的延长不断在其内部富集,加剧了对窑衬耐火材料的气相侵蚀。例如,K(g)等与硅莫砖中莫来石相及刚玉相通过发生式(1)~(3)的化学反应形成霞石(KAlSiO4和白榴石(KAlSi2O6同时伴随较大的体积膨胀,进而导致硅莫砖的剥落及损毁

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)


为提高硅莫砖的抗碱蒸气侵蚀能力,一般从其结构和组分进行改进。一方面,通过引入添加剂(SiSiC、红柱石等)利用材料制备过程的反应体积膨胀效应,优化硅莫砖孔结构,降低砖体孔径尺寸,抑制碱蒸气的侵蚀,减少其向材料内部的渗透,提高其抗碱侵蚀性;另一方面,通过适当提高材料基质中的SiO2/Al2O3 (质量比)使得制备过程材料基质内形成高硅氧玻璃相,其在接触到碱后更易于转变为液相[K2O·SiO2(l)]1 ,使碱侵蚀行为由直接反应侵蚀转变为溶解-析出侵蚀,侵蚀过程变缓,且不会伴随大的体积膨胀,进而显著减缓材料的侵蚀速率。

关键词:莫来石砖   碳化硅砖   碱性侵蚀   碱性氧化物   
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