【行业研究】—氧化碳对高铝砖的侵蚀机理可归纳如下

发布时间:2020-12-18

(1)在较低温度下<700℃,首先发生了鲍多尔德反应,—氧化碳在高铝砖表面及内部(通过气孔进入)发生分解,造成了沉碳。继而当温度>614℃时,莫来石在碳的还原作用下产生分解,高铝砖经CO侵蚀后,其化学组成中的AL2O3和SiO2含量以及矿物组成中的莫来石、刚玉及玻璃相含量,与侵蚀前相比均有所变化。即和未侵蚀试样相比,侵蚀后试样的AL2O3含量增加了,SiO2含量减少了:莫来石及玻璃相含量减少了,而刚玉相含量增加了,此外还出现了方石英相。侵蚀试样的表层和中央部位相比,表层处的SiO2含量较低而AL2O3较高;中央部位的莫来石和玻璃相较高,但刚玉相含量较低。由此可以推断在强还原气氛下,高铝砖制品中的莫来石发生了分解,生成了刚玉和SiO气体。玻璃相中的SiO2也被部分还原了。还原反应产生的SiO气相的逸出,导致了试样中SiO2含量的减少和AL2O3含量的相对增加,以及莫来石和玻璃相的减少、刚玉相的增加,同时也使得试样的基质部分变得疏松多孔,气孔率略有增大,体积密度略有降低。其中Si02被还原成SiO气体反应式(如下式1.3)同时,生成的SiO又能与CO反应形成Si02和C(反应式1.5),但该反应随着温度升高越来越困难。

2CO→CO+C 式(1.1)

3AL2O3·2SiO2+2CO→3AL2O3+2SiO2+2CO2 式(1.2)

3AL2O3·2SiO2+2C→3AL2O3+2SiO+2CO 式(1.3)

SiO2+CO→SiO+CO 式(1.4)

SiO+CO→SiO2+C 式(1.5)

(2) 在1300℃埋碳保温处理时,对于高铝砖制品而言,发生的侵蚀反应主要是莫来石和玻璃相中的Si02被还原成SiO气相;而对于高铁含量高铝砖制品而言,发生的侵蚀反应则除Si02被还原成SiO之外,还包括Fe2O3被还原成FeO和Fe304,进而FeO与AL2O3反应形成铁铝尖晶石(FeAl204),Fe304继续被还原成金属铁。

—氧化碳对高铝砖的侵蚀机理可归纳如下

(3)上述侵蚀反应将造成高铝砖制品在化学、矿物组成和显微结构方面的明显变化。对于高铝砖制品而言,表现为化学组成上的Si02含量减少、A1203含量增多;矿物组成上的莫来石和玻璃相含量减少、刚玉相含量增多:显微结构方面则由于SiO的挥发逸失,造成了结构空洞化现象。对于高铁含量高铝砖制品而言,除了化学组成和矿物组成中的莫来石及玻璃相含量变化,与高铝砖制品相同之外,其不同之处在于矿物组成上未见刚玉存在,但见铁铝尖晶石形成;显微结构方面虽见空洞化倾向但不如高铝砖制品中的明显。

(4)氧化铁对高铝砖制品经受氧化还原过程的作用,还表现为其反复的固熔和脱熔会造成制品的结构受损,产生宏观裂纹,强度下降明显。而高纯红柱石制品虽然侵蚀之后结构空洞化现象较明显,但无宏观裂纹产生,且其强度降低的程度不大。

来源:郑州驹达耐火材料

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