建陶輥道窯耐火磚腐蝕原因分析及技術(shù)改進(jìn)

馬夢(mèng)昆

(廣東中鵬熱能科技有限公司,佛山528223)

1 前 言

建陶工業(yè)是重要的陶瓷制造行業(yè)，其中輥道窯作為常用的燒結(jié)設(shè)備，在陶瓷制品的生產(chǎn)過程中發(fā)揮著重要作用。然而，輥道窯內(nèi)襯耐火磚的腐蝕問題一直困擾著建陶企業(yè)。在很多建陶陶瓷廠的輥道窯中，燒成區(qū)前段窯頂及側(cè)墻耐火磚常出現(xiàn)不同程度的鼓包、分層和剝落現(xiàn)象，尤其在窯頂部位最為嚴(yán)重,見圖1。耐火磚的腐蝕不僅影響窯爐磚體壽命，如窯頂?shù)姆謱哟u渣掉落還會(huì)嚴(yán)重影響瓷磚的品質(zhì)。因此，深入研究建陶輥道窯內(nèi)襯耐火磚的腐蝕原因，探索有效的技術(shù)改進(jìn)措施，具有重要的理論和實(shí)際意義。

圖1 窯頂耐火磚分層、剝落情況照片

本文旨在通過對(duì)建陶輥道窯內(nèi)襯耐火磚的腐蝕原因進(jìn)行分析，揭示腐蝕機(jī)理，并提出相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)措施，以解決耐火磚腐蝕問題。首先，通過化學(xué)成分分析和物相分析手段，深入研究耐火磚的腐蝕機(jī)理。然后，根據(jù)腐蝕機(jī)理提出多種技術(shù)改進(jìn)措施。

2 耐火磚腐蝕原因分析

從兩家不同陶瓷廠的兩條出現(xiàn)耐火磚腐蝕的窯爐上選取檢測(cè)樣品，其中一條窯腐蝕段耐火磚為MG-23 莫來石磚，另一條窯為高鋁聚輕球磚，分別對(duì)兩種耐火磚原磚及剝落碎片做化學(xué)成分分析及物相分析，以分析耐火磚腐蝕原因。

2.1 化學(xué)成分分析

兩種耐火磚原磚及剝落碎片化學(xué)成分見表1、表2：

表1 MG-23 莫來石原磚與23 莫來石磚剝落碎片的化學(xué)成分對(duì)比

表2 高鋁聚輕球原磚與高鋁聚輕球磚剝落碎片的化學(xué)成分對(duì)比

通過對(duì)窯頂耐火磚的化學(xué)成分進(jìn)行分析，我們發(fā)現(xiàn)剝落碎片中：鉀、鈉和鋅元素成分比例均有大幅的增大。

2.2 物相分析

用X 射線熒光光譜化學(xué)分析熔鑄玻璃片法對(duì)兩種耐火磚原磚及剝落碎片做物相分析,見表3、表4.

表3 MG-23 莫來石原磚與23 莫來石磚剝落碎片的物相成分對(duì)比

表4 高鋁聚輕球原磚與高鋁聚輕球磚剝落碎片的物相成分對(duì)比

通過以上物相分析對(duì)比發(fā)現(xiàn)耐火磚腐蝕過程中形成了含有鉀、鈉和鋅元素的：鋅鋁尖晶石[3]、白榴石、鈉榴石、鉀正長(zhǎng)石、透長(zhǎng)石等化合物。

非晶相物質(zhì)：玻璃相、被破壞的原相、未成形的新相。

非晶相物質(zhì)：玻璃相、被破壞的原相、未成形的新相。

這些反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)為：

莫來石的分解：Al6Si2O13=3Al2O3+2SiO2

鋅鋁尖晶石的生成：Al2O3+ZnO=ZnAl2O4

白榴石的生成：K2O+Al2O3+4SiO2=2KAlSi2O6

鈉榴石的生成：6Na2O+3Al2O3+6SiO2=Na6(AlSiO4)6

鉀正長(zhǎng)石的生成：K2O+Al2O3+6SiO2=2KAlSi3O8

2.3 化學(xué)成分分析和物相分析的結(jié)果

建陶輥道窯內(nèi)襯耐火磚的腐蝕原因主要是受到窯氣中的堿金屬化合物蒸氣和鋅化合物蒸氣的侵蝕。這些腐蝕性氣體在耐火磚氣孔及砌縫內(nèi)沉積[2]，并與耐火磚體中氧化鋁、二氧化硅等成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的化合物，磚體內(nèi)大部分莫來石晶體被分解，導(dǎo)致磚體化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。由于耐火磚被侵蝕層與原耐火磚膨脹系數(shù)差異很大，從而導(dǎo)致磚體出現(xiàn)鼓包、分層和剝落。

3 技術(shù)改進(jìn)措施

為了解決建陶輥道窯內(nèi)襯耐火磚的腐蝕問題，提出以下幾項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)措施：

(1)增大耐火磚的密度。高密度的耐火磚具有較小的氣孔率，可降低煙氣的滲透性，從而降低腐蝕性成分對(duì)磚的侵蝕，提高磚體的耐腐蝕性能。

(2)使用高氧化鋁含量的耐火磚。例如高鋁磚、剛玉磚、氧化鋁空心球磚等具有高氧化鋁含量，具有較好的耐堿性[2]，能夠有效抵御堿金屬氣體的腐蝕。

(3)使用耐堿磚。耐堿磚具有優(yōu)良的耐堿侵蝕性能，能夠在一定溫度下與窯氣中的堿化合物反應(yīng)，并在磚面上迅速形成封閉性的致密保護(hù)釉層[1]。這一保護(hù)釉層能夠防止堿的繼續(xù)內(nèi)滲，避免磚體發(fā)生" 堿裂" 損壞[4]，提高耐火磚的耐腐蝕能力。

(4)在耐火磚表面噴涂耐堿耐火涂料。耐堿耐火涂料具有抵御堿金屬蒸氣侵蝕的作用[1]，通過在耐火磚表面噴涂耐堿耐火涂料，可以在耐火磚表面形成一層保護(hù)層，降低磚體表層的氣孔率，減少腐蝕性成分對(duì)磚的侵蝕，非常適用于耐火磚已經(jīng)出現(xiàn)腐蝕情況的窯爐。施工需先將腐蝕層打磨掉再進(jìn)行噴涂，此措施可以減少停窯維修時(shí)間和成本，并延長(zhǎng)耐火磚的使用壽命。

4 結(jié)語

本文通過化學(xué)成分分析和物相分析手段，深入研究了建陶輥道窯內(nèi)襯耐火磚的腐蝕原因。研究結(jié)果表明，窯氣中的鋅化合物蒸氣和堿金屬化合物蒸氣是主要的腐蝕性成分，導(dǎo)致耐火磚的化學(xué)結(jié)構(gòu)被破壞,并形成。針對(duì)這一問題，提出了增大磚密度、使用高氧化鋁含量的耐火磚、使用耐堿磚以及噴涂耐堿耐火涂料的技術(shù)改進(jìn)措施。這些措施能夠有效降低耐火磚的腐蝕程度，提高窯爐的使用壽命和穩(wěn)定性，減少停窯維修時(shí)間和成本等。未來的研究可以進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)措施，探索使用更加高效和環(huán)保的耐火材料和防腐技術(shù)，為建陶工業(yè)的發(fā)展提供更好的支持和保障。