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唐山隔熱磚被侵蝕后,與它接觸的熔融物中增添了SO?和Al?O?的成分。熔融物將擴散到玻璃液的其余部分中去。在擴散過程中,熔融物的成分發(fā)生變化,SO?和堿液增加了,而在界面上發(fā)生了β-Al?O?結晶的聚集作用,所以,在耐火材料與玻璃液的接觸面上,首先是莫來石層,接著是β-Al?O?層,然后是未受侵蝕的耐火材料。耐火材料溶解后,使玻璃液黏度增大,促使在耐火材料表面形成較難移動的保護層,減弱了繼續(xù)侵蝕的作用。玻璃液對耐火材料的侵蝕作用,取決于其黏度和表面張力等物理性質。黏度低和表面張力小的玻璃液最容易浸潤性價比高的輕質保溫磚耐火材料,并從其表面細孔吸入內部,使整個耐火材料受到強烈的侵蝕。
窯爐用耐材包括窯爐的墻體和萱頂,一般分內外三層,內層為輕質保溫棉、氈、板等,中層為重質或唐山輕質保溫磚,外層以紅磚或低溫保溫磚為主。內層的輕質保溫層近幾年發(fā)展比較迅速,以低溫莫來石纖維為主,兼顧了高溫莫來石纖維、高鋁莫來石纖維、含鋯莫來石纖維等,在纖維制成工藝上采用了拉絲、甩絲、噴吹等工藝。內層也有用性價比高的輕質保溫磚輕質莫來石、高鋁等輕質磚或者板,以輕質氧化鋁、莫來石等空心球磚為主體。中層的重質材料仍然采用低鋁高硅、高鋁低硅、莫來石磚與堇青石、焦寶石與莫來石等材料制成的重質材料為主。外層的低溫耐火材料主要以鋁礬土、焦寶石、粘土等制作而成,相對鋁含量偏低,耐溫性能較差但價格較低。
料粉對耐火材料的蝕損作用主要表現(xiàn)在粉料高溫蒸發(fā)的堿性蒸氣對耐火材料的侵蝕,如唐山隔熱磚表面的熔蝕、內部的“鼠洞”等,以及格子磚中的反霞石化作用等。再者,粉料中超細粉的飛料在蓄熱室格子體中集聚,形成瘤子,堵塞格子孔,嚴重時造成格子磚倒塌、損毀,被迫熱修。蝕損作用隨溫度升高而加劇,熔化溫度每提高50~60℃就會使使用期限縮短約一年。前臉墻、加料口、熔化部前部空間、池壁、小爐、蓄熱室上層格子體等部位都會受到料粉的蝕損。玻璃液對輕質保溫磚哪家好耐火材料的蝕損作用比料粉要小得多,玻璃液與耐火材料界面層上的相反應是復雜的。玻璃液首先溶解耐火材料中的游離的SO?。莫來石的溶解速度較小,它聚集到玻璃液和耐火材料的界面上,雖然小結晶的莫來石溶解了,但在使用時大結晶的莫來石甚至有了增長。
低導熱多層輕質保溫磚復合莫來石磚使用創(chuàng)新的工作層、保溫層、隔熱層多層復合結構設計,導熱系數(shù)大大降低。該材料的工作層以莫來石為骨料,加入12%~15%的碳化硅,10%~12%的紅柱石細粉,具有較高的常溫耐壓強度、較高的荷重軟化溫度、良好抗熱震性;保溫層設計采用M60或M70莫來石為主原料,適宜的氧化鋁含量使其具備更高的唐山輕質保溫磚莫來石相含量,幾乎不含剛玉相,其保溫層具備比工作層更低的導熱系數(shù),且與工作層具有良好的結合性、較高的強度及耐磨性。隔熱層選用含鋯纖維板,因含鋯纖維板在不同溫度下的導熱系數(shù)(見表1)都處于較低位置,同時在高溫下的收縮率也是較低[1]。因此低導熱多層復合莫來石磚具有高強度、高耐磨、高抗蝕、高荷重軟化溫度以及優(yōu)良的抗熱震性能,完全滿足了大中型水泥回轉窯生產(chǎn)工藝的要求,同時由于其具有低導熱的特性,使得筒體外表溫度降低,減少了噸熟料原煤消耗,同時延長了筒體使用壽命,從而能為水泥企業(yè)帶來較大的社會經(jīng)濟效益。
性價比高的重質耐火保溫磚基本有以下幾個品種:酸性磚:硅磚(SiO2),耐火粘土磚(SiO2+Al2O3),中性磚:高鋁磚,鉻磚(Cr2O3+Al2O3,MgO,F(xiàn)eO),堿性磚:鎂磚,鉻鎂磚,白云石磚,特種磚:尖晶石磚,鋯英石磚,氧化鋯磚,碳磚,碳化硅磚,其他磚。陶瓷窯爐最早用耐火材料以重質磚為主,隨著輕質隔熱耐火材料的不斷完善,唐山輕質保溫磚重質磚基本上在建筑衛(wèi)生陶瓷的隧道窯、軌道窯等除非有特殊需求外不再使用。而在耐腐蝕的窯爐如熔塊窯、做色料的梭式窯、回轉窯等領域仍然使用重質耐火材料。目的是為了不至于掉渣、抗腐蝕強度好。特別是熔塊窯,物料直接和隔熱耐火磚接觸,更應該謹慎選擇重質耐火材料,尤其是材質、密度和導熱系數(shù)等。這類窯爐的特點恰恰和隧道窯、軌道窯相反,一般重質耐火材料在內層而重質耐火材料和保溫材料在中外層。
唐山莫來石一直以來被認為是普通陶瓷里面很重要的晶體相,對于普通陶瓷的強度提升有著很重要的作用。因此,對于陶瓷材料中莫來石的形成、含量、尺寸、發(fā)育等非常關注。對于大部分建陶產(chǎn)品而言,其燒成過程屬于快燒并且溫度相對較低,且產(chǎn)品在使用過程中的會經(jīng)歷各類搬運、長短途運輸、深加工等,因此對于莫來石磚強度有著更迫切實際的需求。那么,了解陶瓷產(chǎn)品內部晶體相的形成,對于產(chǎn)品的設計和生產(chǎn)就更有實際意義。其形成過程往往是母礦在加熱過程中自身分解而形成,如高嶺土在加熱過程中會脫水生成偏高嶺,在繼續(xù)的加熱過程中,偏高嶺會分解為輕質保溫磚哪家好莫來石和石英。這樣形成的莫來石其形狀貼近于母礦形狀,如高嶺石中的莫來石就為粒狀或鱗狀莫來石。