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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

添加時間:2025年3月14日  瀏覽次數:

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異等特點被廣泛用于水泥回轉窯過渡帶目前硅莫磚生產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, 經機壓成型和高溫燒制而成。

近些年來,水泥回轉窯利用廢棄物和生活垃圾作為燃料或原料生產水泥,實現了廢棄物資源化、減量化處理,是未來水泥工業發展方向。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物質,隨著水泥回轉窯服役時間的延長不斷在其內部富集,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,一般從其結構和組分進行改進。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,優化硅莫磚孔結構,降低磚體孔徑尺寸,抑制堿蒸氣的侵蝕,減少其向材料內部的滲透,提高其抗堿侵蝕性;另一方面,通過適當提高材料基質中的SiO2/Al2O3 (質量比)使得制備過程材料基質內形成高硅氧玻璃相,其在接觸到堿后更易于轉變為液相[K2O·SiO2(l)]1 ,使堿侵蝕行為由直接反應侵蝕轉變為溶解-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。

關鍵詞:莫來石磚   碳化硅磚   堿性侵蝕   堿性氧化物   
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