從水泥回轉(zhuǎn)窯低溫區(qū)常用的鋁硅系產(chǎn)品硅莫磚中,任意挑選兩塊。其中一塊為硅莫磚1680、一塊為硅莫磚1550。采用靜態(tài)坩堝法進行抗堿侵蝕試驗。從各樣磚上切下尺寸為80mm×80mm×80mm的樣塊,在中心位置鉆出φ36mm×40mm的圓柱形凹槽制成坩堝,再切取60mm×60mm×30mm 薄板制成坩堝蓋,對坩堝和坩堝蓋進行烘干處理。向各坩堝中裝入20 g 純化學(xué)K2CO3,采用火泥將坩堝蓋與坩堝之間密封。整個坩堝在烘箱中于110℃烘干12h 后置于電爐,并于1100℃保溫5h,待自然冷卻。通過觀察試樣的外觀評價試樣的抗堿侵蝕性能。
從2種坩堝堿侵蝕后外觀照片發(fā)現(xiàn):硅莫磚1680、硅莫磚1550無裂紋出現(xiàn),其中,硅莫磚 1680和硅莫磚1550中K元素含量變化曲線一致,含量最大的在坩堝底部;隨著侵蝕深度增大,K元素含量急劇下降深度到20mm 之后,K元素含量接近1%,且不再變化。硅莫磚的抗堿侵蝕性能與碳化硅的引入及硅莫磚的顯氣孔率有關(guān)。碳化硅高溫下氧化生成的二氧化硅在耐火磚表面與碳酸鉀反應(yīng)生成玻璃相形成致密層,可有效抑制K元素的侵蝕滲透,使得K元素集中在磚表面區(qū)域。
下圖為堿侵蝕后硅莫磚1680侵蝕層0~10mm 區(qū)域不同倍數(shù)下的SEM 照片。從圖(a)觀察發(fā)現(xiàn):接觸K2CO3的坩堝底部表層結(jié)構(gòu)致密,大顆粒邊緣部分區(qū)域出現(xiàn)裂紋。從圖(b)觀察看出:基質(zhì)中礬土顆粒邊緣被侵蝕明顯,碳化硅無明顯變化。
可以看出:其物相組成主要為剛玉、莫來石和碳化硅,K元素存在于玻璃相中。可見在高溫下硅莫磚基質(zhì)中礬土易被堿侵蝕,礬土與碳化硅氧化生成的二氧化硅與鉀反應(yīng)生成液相,液相填充硅莫磚孔隙,封閉耐火磚與堿接觸區(qū)域的氣孔和裂隙,形成致密層,阻礙K元素進一步滲透。
總結(jié):硅莫磚1680、硅莫磚1550中因碳化硅加入及部分氧化成二氧化硅填充氣孔,可顯著降低堿的侵蝕,抗堿侵蝕性能優(yōu)良。堿侵蝕試驗后K元素主要集中在侵蝕面區(qū)域,隨著距離增加,K元素含量急劇下降。