由于最新開發(fā)的焙燒氧化鋁磚和高鋁磚的浸漬處理工藝，有可能顯著提高對(duì)窯氣氛中易揮發(fā)成分(堿、氯化物、硫酸鹽及其反應(yīng)物)的抵抗力而又不破壞基體材料的熱機(jī)械學(xué)性能。所以通過在磚焙燒后開口氣孔中填充耐火性氧化物，就能使“反應(yīng)停止”在侵蝕介質(zhì)上。在溫度高于1200℃時(shí)，當(dāng)含耐火材料的碳化硅的富含SiO2的反應(yīng)帶由于高反應(yīng)活性在氧化條件下開始熔融時(shí)，浸漬過的高鋁磚即使在水泥裝置的高溫區(qū)域窯尾煙室、回轉(zhuǎn)窯、窯頭罩和冷卻機(jī))也能夠有效地使用。
窯內(nèi)循環(huán)和反應(yīng)參數(shù)
? ? 引起損壞的化合物——堿金屬氧化物(氧化鉀和氧化鈉)、硫酸鹽和氯化物——通過生料被帶進(jìn)了窯系統(tǒng)，并且因?yàn)閭鹘y(tǒng)燃料越來越多地被殘?jiān)吞娲剂纤娲?，上述燃料更多地將引起損壞的化合物帶入窯中。形成的內(nèi)部堿和硫的循環(huán)視揮發(fā)程度而異，這可能導(dǎo)致窯內(nèi)各帶中的反應(yīng)產(chǎn)物的濃度產(chǎn)生很大的差異。
除了絕對(duì)的堿和硫的含量以外，與耐火材料的反應(yīng)實(shí)際上是由酸堿比(SO3+Cl／K2O+Na2O)和主要的氧分壓決定的。要是酸堿比平衡并且氧分壓很高，就沒有與耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的可能性。不過，磚的物理性質(zhì)受到凝結(jié)在開口氣孔中的堿的硫酸鹽／氯化物的影響。
在硫含量過高、氧分壓足以形成硫酸鹽的情況下，所有的堿性耐火材料都會(huì)由于其含有CaO的膠結(jié)相如硅酸二鈣)而被SO2侵蝕。如果反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物中堿含量過高，且氧分壓也很高，就會(huì)形成游離的、活性的堿金屬氧化物，而后堿金屬氧化物會(huì)與非堿性內(nèi)襯發(fā)生反應(yīng)，并形成新物相。
堿侵蝕與損壞機(jī)理堿
? ? 侵蝕基本上分為物理堿侵蝕與化學(xué)堿侵蝕。在物理堿侵蝕過程中，堿性化合物滲透到耐火材料的開氣孔中并凝固。由此引起的結(jié)晶壓力有可能產(chǎn)生近4％的結(jié)構(gòu)膨脹。在化學(xué)侵蝕過程中，堿性化合物與耐火材料發(fā)生反應(yīng)。因?yàn)樾挛锵嗟男纬桑沟皿w積可能增大6％到20％(從理論上講，甚至可能增大36％)。這一反應(yīng)的過程主要取決于相關(guān)耐火材料產(chǎn)品中的堿及Al2O3/SiO2的含量。如果有玻璃相，首先堿的化合物會(huì)擴(kuò)散到玻璃相中，直到達(dá)到飽和狀態(tài)后才會(huì)引起體積的實(shí)際增大。接著結(jié)晶化合物方英石、莫來石及石英按所提及的順序分解，而后形成新物相正長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、白榴石和霞石巖。
起初與方英石的反應(yīng)出現(xiàn)在約600℃。方英石在760-930℃之間熔融的具有侵蝕性的堿中完全分解。結(jié)晶成分在溫度超過930℃時(shí)進(jìn)一步分解，并被熔融物吸收。溫度高于930℃時(shí)會(huì)形成白榴石、鉀霞石。溫度在1000~1500℃時(shí)，開始形成剛玉和堿的鋁酸鹽。
因?yàn)轶w積的增大，出現(xiàn)了由于堿爆裂而引起的典型的襯里破壞：形成開裂、結(jié)構(gòu)疏松、磚熱面剝落以及大面積的提前損壞。
襯里的理念
? ? 上述反應(yīng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)顯示出，一般Al2O3含量較低的堿性制品(酸性耐火粘土磚)有很強(qiáng)的耐堿性。然而由于這些制品的使用溫度極限較低，所以其使用只限定在低熱負(fù)荷范圍之內(nèi)(小于1200℃)。
通常在窯系統(tǒng)高負(fù)荷區(qū)(分解爐、上升風(fēng)管、窯尾煙室、回轉(zhuǎn)窯的安全帶和卸料端、窯頭罩、冷卻機(jī))的耐火磚多為氧化鋁磚和高鋁磚，但其玻璃相含量較少，只能吸收數(shù)量有限的堿。選用浸漬過的高鋁磚，可以在熱態(tài)強(qiáng)度和抗化學(xué)侵蝕性之間獲得折中效果。由于特殊的原材料組成以及化學(xué)一陶瓷結(jié)合，使其與侵蝕介質(zhì)的反應(yīng)減慢并使其引起破壞的作用降低。
新開發(fā)的產(chǎn)品：特殊浸漬的焙燒磚
? ? 通過一種特別的、新研發(fā)出來的浸漬處理方法，可以使得耐火材料、氧化物質(zhì)在氣孔中隔離，從而可以顯著增強(qiáng)耐堿性。到目前為止，基于耐火黏土和／或高鋁礬土的高鋁磚或基于紅柱石的磚已經(jīng)經(jīng)過浸漬。
在浸漬過程中，整個(gè)氣孔都均勻地充滿了相應(yīng)的介質(zhì)。浸漬過程完畢之后，要經(jīng)過熱處理，在加熱過程所有易揮發(fā)的物質(zhì)(如載體)都從氣孔中被分離出來。只有耐火材料、氧化物質(zhì)還留在氣孔中。
如所預(yù)料，當(dāng)開口氣孔率相應(yīng)減小時(shí)，松散密度略有增大。常溫耐壓強(qiáng)度和熱機(jī)械學(xué)性能(荷重軟化溫度)都會(huì)稍受影響。為了評(píng)估耐堿性，進(jìn)行了一次7階段的坩堝滲透試驗(yàn)。在每個(gè)循環(huán)周期的溫度為1050℃時(shí)，在坩堝中加入堿。判定標(biāo)準(zhǔn)是觀察到初裂形成時(shí)所達(dá)到的循環(huán)周期數(shù)。
