從水泥回(hui)轉窯(yao)低溫區常用的鋁硅系產品硅莫磚中(zhong),任意挑選兩塊(kuai)。其中(zhong)一(yi)塊(kuai)為硅莫磚1680、一塊為硅莫(mo)磚1550。采用(yong)靜態坩堝法進行抗堿侵蝕試驗(yan)。從各樣磚上切下尺寸為80mm×80mm×80mm的樣塊,在中心位置(zhi)鉆出φ36mm×40mm的圓柱形凹(ao)槽制成(cheng)坩堝,再切取60mm×60mm×30mm 薄板制成坩堝蓋(gai),對坩堝和坩堝蓋(gai)進(jin)行(xing)烘干處(chu)理。向各(ge)坩堝中裝入20 g 純化學K2CO3,采用火泥將坩(gan)堝蓋與(yu)坩(gan)堝之間密封。整個(ge)坩(gan)堝在烘箱中于110℃烘(hong)干(gan)12h 后(hou)置于電爐,并于1100℃保溫5h,待(dai)自然冷卻(que)。通過觀(guan)察試(shi)樣(yang)的外(wai)觀(guan)評價試(shi)樣(yang)的抗(kang)堿侵蝕(shi)性能。
從2種坩堝堿侵蝕后外觀照片發現:硅莫磚1680、硅莫磚1550無裂紋出現(xian),其中,硅莫磚 1680和硅莫磚1550中K元(yuan)素含(han)量變化曲線一致,含(han)量最大(da)的(de)在(zai)坩堝底部;隨著侵蝕深(shen)度增大(da),K元素含量急劇下降深度到(dao)20mm 之后,K元素含量接近1%,且不再變化(hua)。硅(gui)(gui)莫(mo)磚的(de)抗堿侵蝕(shi)性能與碳化(hua)硅(gui)(gui)的(de)引入及(ji)硅(gui)(gui)莫(mo)磚的(de)顯(xian)氣孔率有關。碳化(hua)硅(gui)(gui)高(gao)溫下氧化(hua)生(sheng)(sheng)成的(de)二氧化(hua)硅(gui)(gui)在耐火磚表面與碳酸鉀反應生(sheng)(sheng)成玻璃(li)相形成致密層(ceng),可有效抑制K元素(su)的侵蝕滲(shen)透(tou),使得K元素(su)集中在磚(zhuan)表面區域。
下圖為(wei)堿侵(qin)蝕后硅莫磚(zhuan)1680侵蝕(shi)層(ceng)0~10mm 區(qu)域不同倍數下的SEM 照片。從圖(a)觀察發現:接(jie)觸K2CO3的坩(gan)堝底(di)部(bu)表層結構致密,大(da)顆(ke)粒邊緣(yuan)部(bu)分區(qu)域出現裂紋(wen)。從圖(b)觀察(cha)看出:基質中礬土顆粒(li)邊緣被侵(qin)蝕(shi)明顯(xian),碳化(hua)(hua)硅(gui)無明顯(xian)變化(hua)(hua)。
可以看出:其物相組成(cheng)主(zhu)要(yao)為(wei)剛玉、莫來石和碳化硅,K元(yuan)素存在(zai)(zai)于玻(bo)璃相(xiang)中。可(ke)見在(zai)(zai)高溫(wen)下(xia)硅(gui)莫(mo)磚(zhuan)基質(zhi)中礬(fan)土易(yi)被堿侵蝕,礬(fan)土與(yu)(yu)碳化硅(gui)氧(yang)化生成的二氧(yang)化硅(gui)與(yu)(yu)鉀反應生成液相(xiang),液相(xiang)填(tian)充(chong)硅(gui)莫(mo)磚(zhuan)孔(kong)隙,封閉(bi)耐火磚(zhuan)與(yu)(yu)堿接(jie)觸區域的氣(qi)孔(kong)和裂隙,形(xing)成致密(mi)層,阻(zu)礙K元素進一步滲(shen)透。
總結:硅莫磚1680、硅莫磚1550中因碳化硅加入及(ji)部分氧(yang)化成二(er)氧(yang)化硅填充氣孔,可顯著降低堿(jian)的(de)侵(qin)蝕,抗堿(jian)侵(qin)蝕性能優良。堿(jian)侵(qin)蝕試驗(yan)后K元素(su)主要集中在侵蝕面區(qu)域(yu),隨著距離增加,K元素含量急劇下降。