全氧燃燒(shao)玻璃窯爐由于其節能環保的特點成為一(yi)種(zhong)發展趨勢(shi)，然而伴隨著這項(xiang)燃燒(shao)技(ji)術，窯爐氣氛中高濃度NaOH造成了對大碹及上部結構耐火材料的加速侵蝕。本文(wen)重點分析無鈣硅磚應用于全氧爐中(zhong)的性能效果(guo)。
硅磚材(cai)料被普遍應(ying)用于玻(bo)璃工業。在溫(wen)度＞1470℃ 具(ju)有非(fei)常好的(de)抗侵蝕(shi)性能(neng)，且體積(ji)密度小（ 約1.8g/cm3） 便于安裝，價格相(xiang)對較低。以(yi)上特點使得硅磚成為玻璃(li)窯爐大碹及上部結(jie)構 結構不可缺(que)少的材料。
現代的標準優質硅磚含有(you)95~97%的二氧化硅及大約2.5%的(de)CaO，SiO2基質是以菱石(shi)英及方石(shi)英的形態(tai)存在(zai)，占硅磚的(de)94%組成。另外余(yu)量的(de)SiO2則與CaO結(jie)合(he)形成鈣硅(gui)氧化物(wu)（CaO·Sio2）結合相，約有5%的組(zu)成。硅(gui)磚(zhuan)在窯爐大碹(xuan)及上部(bu)結構使用期(qi)間(jian)受(shou)到玻(bo)璃熔(rong)池堿(jian)蒸氣(qi)的侵(qin)蝕，如在鈉鈣玻(bo)璃熔(rong)化過程(cheng)中產生的堿(jian)性(xing)物。
鈉鈣硅(gui)Na2O-CaO-SiO2的(de)相圖可(ke)以解釋硅(gui)磚(zhuan)于窯爐氣氛中堿性物的(de)化(hua)學反應(ying)(ying)該過(guo)程。忽略磚(zhuan)的(de)雜質不談(tan)，標準磚(zhuan)的(de)成份可(ke)以在高(gao)溫應(ying)(ying)用環境下(xia)，鈣硅(gui)氧化(hua)物熔(rong)解并(bing)最(zui)先形成SiO2，CaO及Na2O的流(liu)淌(tang)物，成份(fen)在相圖內1350℃溫(wen)度下，不(bu)同的(de)鈉含(han)量平(ping)衡組分別(bie)向三元系統Na2O方向移動。在1400℃，1500℃，1600℃下完全(quan)熔(rong)化時的硅磚形成+Na2O的(de)組份。由(you)于(yu)鈣硅氧化物的(de)溶(rong)解(jie)，熱(re)端面的(de)CaO成份含量較低(di)0.7%，一(yi)部分富含SiO2，CaO及Na2O的熔(rong)解物(wu)(wu)流淌掉(diao)入(ru)玻璃熔(rong)池，而(er)另一部(bu)分熔(rong)解物(wu)(wu)會向磚的冷端方(fang)向滲入(ru)，造成(cheng)磚樣中心位置CaO含量(liang)達到(dao)3.5%，較(jiao)冷(leng)端位置2.5%偏高(gao)，眾所周知標準(zhun)硅磚(zhuan)的CaO成份含量是2.5%，此時可(ke)以看(kan)到流淌物(wu)從(cong)磚(zhuan)的熱面(mian)向(xiang)冷面(mian)進行遷徙滲(shen)入，所有被(bei)分析樣品中主要的礦相是方石英，表明在硅磚(zhuan)使用期間其溫度(du)均超(chao)過了(le)1470℃。
如上(shang)描述，在全氧(yang)玻璃(li)窯爐(lu)中標準硅(gui)(gui)磚被侵蝕的機(ji)理主要源于堿蒸氣引起鈣硅(gui)(gui)氧(yang)化(hua)物在硅(gui)(gui)磚結合相中的熔(rong)解(jie)，熔解物進一步對(dui)SiO2的侵蝕熔解。針對這(zhe)一機(ji)理，對硅(gui)磚的(de)結合相進行改變，去除(chu)鈣硅(gui)氧(yang)化物相這(zhe)一(yi)薄弱點，發展了無鈣硅磚。
無鈣硅磚的生產工藝特性，使(shi)得硅磚(zhuan)組(zu)分不含氧(yang)化鈣，大大提高(gao)了抗堿(jian)侵蝕性能，抗堿實驗結(jie)果(guo)可見：
①無鈣硅磚(zhuan)在高溫下與碳酸鈉(na)反應生成玻(bo)璃(li)相，冷卻后玻(bo)璃(li)還留存在試樣的孔內，沒(mei)有明顯的滲透擴散(san)，也沒(mei)有明顯的侵蝕(shi)發生，磚(zhuan)體表面完整，僅有及少量的方石英析晶。
在高(gao)溫(wen)下純堿與無鈣(gai)硅磚的反(fan)應可以用化學反(fan)應式(shi)：SiO2+NaCO3=Na2SiO3+CO2↑來表示。
②普通(tong)硅磚(zhuan)的孔(kong)內(nei)已經發生(sheng)嚴重侵蝕(shi)，大量基質(zhi)(zhi)被蝕(shi)損，硅質(zhi)(zhi)大顆(ke)粒裸露。堿(jian)性物(wu)質(zhi)(zhi)通(tong)過氣孔(kong)擴散滲(shen)透，形成(cheng)明(ming)顯的變質(zhi)(zhi)層(ceng)。由(you)于普通(tong)硅磚(zhuan)中的氧化鈣等低融物(wu)的存在，在高溫下與純堿(jian)NaCO3發生反應，生成的(de)液相滲透(tou)金磚的(de)內部形成變質層(ceng)。在高溫(wen)下純堿與普通含鈣硅磚的(de)反應可以參(can)考下反應式：CaO+SiO2+Na2Co3=Na2O-CaO-SiO2-Phase玻璃相(xiang)+CO2↑
無鈣硅磚在顯微鏡下呈現石(shi)英(ying)玻(bo)璃(li)(li)相和方石(shi)英(ying)相，石(shi)英(ying)玻(bo)璃(li)(li)相的作用(yong)使無鈣硅磚具有(you)耐高溫抗侵蝕等(deng)性(xing)能，而(er)方石(shi)英(ying)相彌補了石(shi)英(ying)玻(bo)璃(li)(li)相的析晶問題使得，無鈣硅(gui)磚具有高荷軟(ruan)低蠕變性(xing)能，從(cong)而(er)無鈣硅(gui)磚得以長(chang)期穩定使用。