Aug 12, 2024Để lại lời nhắn

Nguyên nhân nào gây ra sự ăn mòn gạch silic trong lò nung thủy tinh?

Gạch siliccó khả năng chống ăn mòn kém đối với oxit kiềm và thường được sử dụng trong cấu trúc phía trên của lò nung bể. Thông thường, tác nhân ăn mòn trong lò nung bể chủ yếu là R2O. Sau khi một lượng lớn R2O ăn mòn gạch chịu lửa silica, điểm nóng chảy của lớp bề mặt của loại gạch này sẽ giảm mạnh và xuất hiện các giọt nhũ đá. Tuy nhiên, ăn mòn nhũ đá nói chung không xảy ra trong quá trình vận hành bình thường. Sự khuếch tán của các thành phần kiềm vào giữa thân gạch sau khi tiếp xúc với bề mặt gạch cũng tồn tại. Tuy nhiên, độ sâu khuếch tán của nó nông hơn nhiều so với vật liệu chịu lửa đất sét. Khi bắt đầu quá trình biến đổi này, R2O hòa tan các viên gạch silic khỏi bề mặt và thâm nhập vào thân gạch qua các lỗ rỗng, chỉ hình thành một lớp chuyển tiếp biến chất có điểm nóng chảy thấp rất mỏng trên bề mặt, làm giảm gạch chịu lửa silica khỏi bị ăn mòn thêm. Lúc này, thành phần kiềm của lớp ngoài của thân gạch cao hơn và nồng độ thành phần kiềm đột ngột giảm xuống từ lớp bên trong.

 

glass furnace

Nguyên nhân là do bề mặt của gạch silica bị hòa tan, tạo ra pha thủy tinh mới chứa nhiều SiO2 hơn. Độ nhớt của pha thủy tinh này tương đối cao, không chỉ chặn các lỗ rỗng mà còn cản trở sự khuếch tán và di chuyển của các ion kim loại kiềm vào lớp bên trong của gạch, ngăn không cho gạch bị xói mòn thêm. Chỉ khi ngọn lửa phun lên đỉnh vòm, gây ra quá nhiệt cục bộ và pha thủy tinh trên bề mặt gạch bị loại bỏ, gạch mới bị xói mòn thêm.

Sau khi bị xói mòn, bề mặt của gạch silica vòm lớn có màu trắng và mịn, lớp biến chất rất rõ ràng. Ngoài các tinh thể SiQ2, không có tinh thể nào khác trong lớp biến chất. Với sự khuếch tán và xâm nhập của Na2O, nó có tác dụng khoáng hóa tốt đối với sự phát triển của tridymite. Do đó, trong vùng biến chất của vật liệu chịu lửa silic, sự kết tinh lại của tridymite chiếm một vị trí rất quan trọng. Hơn nữa, tridymite đã tiếp xúc với pha thủy tinh trong một thời gian dài và cũng có thể phát triển thành cột hình ống trong pha thủy tinh mới được tạo ra trong phản ứng thay thế. Bề mặt bên trong của gạch silica gần vùng nhiệt độ cao nhất là tinh thể cristobalite. Nhiệt độ mà tridymite chuyển thành tridymite về mặt lý thuyết là 1470 độ, nhưng nhiệt độ chuyển đổi có thể giảm xuống 1260 độ khi R2O cùng tồn tại. Thạch anh bắt đầu chuyển thành tridymite ở 870 độ và nhiệt độ tại vị trí này có thể suy ra từ sự chuyển đổi này. Cho dù là kết tinh lại hay biến đổi đa tinh thể, nó sẽ làm suy yếu độ bền liên kết giữa các hạt trong khối gạch, thậm chí có thể bị phá hủy do sự giãn nở và co lại không đều, dẫn đến bong tróc lỏng lẻo.

Sau khi gạch silica trong vùng nhiệt độ cao của bể nấu chảy lò hồ bơi bị ăn mòn, chúng được chia rõ ràng thành nhiều lớp: một lớp thủy tinh có độ nhớt cao rất mỏng trên bề mặt; phía sau là các tinh thể cristobalite màu trắng và đặc; phía sau là lớp tinh thể cristobalite màu xanh lục nhạt, có màu xanh lục nhạt do hàm lượng Fe2O3 cao; phía sau là lớp chuyển tiếp màu xám, trong đó hàm lượng tridymit cao hơn so với gạch ban đầu và hàm lượng cristobalite ít hơn; trong cùng là lớp màu vàng nhạt chưa phân hủy.

Gạch silica có khả năng chống ăn mòn kém đối với pha lỏng R2O. Pha lỏng R2O trước tiên sẽ xói mòn liên kết yếu của chất kết dính trong gạch, khiến chất kết dính bị mất và cốt liệu bị lỏng. Nếu lò nung được xây dựng hoặc nung không đúng cách và khối xây bằng gạch silica có các mối nối gạch nhỏ, pha khí R2O trong khí lò sẽ đi vào các mối nối gạch. Do nhiệt độ thấp bên trong các mối nối gạch, khí R2O sẽ ngưng tụ thành chất lỏng ở khoảng 1400 độ. Chất lỏng R2O có nồng độ cao này sẽ nhanh chóng xói mòn gạch chịu lửa silica và tạo thành các lỗ. Vào thời điểm này, nếu có thông gió và làm mát, nó sẽ đẩy nhanh quá trình ngưng tụ khí R2O, do đó đẩy nhanh quá trình xói mòn và gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho gạch.

Thông thường, phần bị xói mòn nghiêm trọng nhất của gạch silica là 1/3 đến 1/2 phần trên của nó, nơi khí đã ngưng tụ và nhiệt độ tương đối cao, do đó, sự xói mòn là nghiêm trọng nhất. Sau khi gạch silica bị xói mòn, mặc dù khoảng cách trên cùng nhỏ, nhưng thường có một lỗ rỗng lớn ở phía dưới nó một chút.

Do đó, một mặt, xây gạch silica đòi hỏi phải giảm các mối nối gạch, bao gồm cả việc sử dụng gạch vòm lớn; mặt khác, khi nhiệt độ lò nung không vượt quá 1600 độ, việc sử dụng vật liệu cách nhiệt vương miện có thể ngăn R2O ngưng tụ trong các mối nối gạch, do đó làm giảm xói mòn. Do đó, vật liệu cách nhiệt gạch vòm lớn không chỉ có thể tiết kiệm nhiên liệu mà còn bảo vệ đỉnh vòm và kéo dài tuổi thọ.

Đá do vòm gạch silica lớn tạo ra hiếm khi được nhìn thấy trong những trường hợp bình thường. Vì thành phần chính của gạch silic là SiO2, SiO2 dễ dàng nóng chảy và khuếch tán trong bể nóng chảy và đồng nhất trong chất lỏng thủy tinh. Khối trong suốt chứa nhiều SiO2 này chứa các tinh thể thạch anh hoặc thạch anh, có thể quan sát bằng mắt thường là hơi xanh lục vàng. Điều này là do gạch chịu lửa silica chứa nhiều Fe2O3 hơn. Tuy nhiên, trong quá trình nấu chảy ở nhiệt độ cao, do gạch này nóng chảy và chảy xuống phía trên lò nung, các viên gạch đúc nóng chảy điện ở phía dưới bị dòng silic xói mòn và đi vào chất lỏng thủy tinh để tạo ra đá chịu lửa.

Gạch silica rất bền trong điều kiện vận hành bình thường. Al2O3 trong gạch chịu lửa silica là một chất có hại. Chỉ cần tăng nhẹ hàm lượng của nó sẽ làm giảm đáng kể khả năng chịu lửa của nó. Trong những năm gần đây, nhiệt độ lò nung đã tăng lên, đòi hỏi phải sử dụng gạch silica chất lượng cao, có hàm lượng SiO2 lên tới 97%, hàm lượng Al2O3 nhỏ hơn 0.3% và các tạp chất khác dưới 0.5%. Nhiệt độ làm mềm tải cao hơn 30 đến 40 độ so với gạch silica thông thường, do đó nhiệt độ lò nung có thể tăng từ 20 đến 30 độ.

Gửi yêu cầu

whatsapp

Điện thoại

Thư điện tử

Yêu cầu thông tin