Aug 12, 2024 Zostaw wiadomość

Jakie są przyczyny korozji cegieł krzemionkowych w piecach szklarskich?

Cegły krzemionkowemają słabą odporność na korozję tlenków alkalicznych i są często stosowane w górnej strukturze pieców zbiornikowych. Zwykle czynnikiem korozyjnym w piecach zbiornikowych jest głównie R2O. Po tym, jak duża ilość R2O spowoduje korozję krzemionkowych cegieł ogniotrwałych, temperatura topnienia warstwy powierzchniowej tej cegły gwałtownie spadnie, a pojawią się krople stalaktytów. Jednak korozja stalaktytów na ogół nie występuje podczas normalnej pracy. Istnieje również dyfuzja składników alkalicznych do środka korpusu cegły po zetknięciu się z powierzchnią cegły. Jednak głębokość dyfuzji jest znacznie płytsza niż w przypadku materiałów ogniotrwałych z gliny. Na początku tej zmiany R2O rozpuszcza cegły krzemowe z powierzchni i wnika w korpus cegły przez pory, tworząc jedynie bardzo cienką, niskotopliwą warstwę przejściową metamorficzną na powierzchni, która chroni krzemionkowe cegły ogniotrwałe przed dalszą korozją. W tym momencie stężenie składnika zasadowego w zewnętrznej warstwie cegły jest wyższe, a stężenie składnika zasadowego w warstwie wewnętrznej nagle spada.

 

glass furnace

Dzieje się tak, ponieważ powierzchnia cegieł krzemionkowych rozpuszcza się, tworząc nową fazę szklaną zawierającą więcej SiO2. Lepkość tej fazy szklanej jest stosunkowo wysoka, co nie tylko blokuje pory, ale także utrudnia dyfuzję i migrację jonów metali alkalicznych do wewnętrznej warstwy cegły, zapobiegając dalszej erozji cegły. Dopiero gdy płomień zostanie rozpylony na szczycie łuku, powodując lokalne przegrzanie, a faza szklana na powierzchni cegły zostanie usunięta, cegła ulega dalszej erozji.

Po erozji powierzchnia dużej cegły krzemionkowej jest biała i gładka, a warstwa metamorficzna jest bardzo widoczna. Oprócz kryształów SiQ2 w warstwie metamorficznej nie ma innych kryształów. Dzięki dyfuzji i inwazji Na2O ma ona dobry wpływ mineralizacyjny na wzrost trydymitu. Dlatego w strefie przeobrażeń krzemionkowych materiałów ogniotrwałych rekrystalizacja trydymitu zajmuje bardzo ważne miejsce. Ponadto trydymit przez długi czas był w kontakcie z fazą szklistą i może również wyrosnąć w rurową kolumnę w nowej fazie szklanej wytworzonej podczas reakcji wymiany. Wewnętrzna powierzchnia cegieł krzemionkowych w pobliżu obszaru o najwyższej temperaturze to kryształy krystobalitu. Temperatura, w której trydymit przekształca się w trydymit, wynosi teoretycznie 1470 stopni, ale temperaturę transformacji można obniżyć do 1260 stopni, gdy współistnieje R2O. Kwarc zaczyna przekształcać się w trydymit w temperaturze 870 stopni, a temperaturę w tym miejscu można wywnioskować z tej transformacji. Niezależnie od tego, czy jest to rekrystalizacja, czy transformacja polikrystaliczna, osłabi ona twardość wiązania między cząsteczkami w korpusie cegły, a nawet może zostać zniszczona z powodu nierównomiernego rozszerzania i kurczenia, co skutkuje luźnym łuszczeniem.

Po skorodowaniu cegieł krzemionkowych w strefie wysokiej temperatury basenu topiącego pieca basenowego, dzielą się one wyraźnie na kilka warstw: bardzo cienka warstwa szkła o dużej lepkości na powierzchni; za nią znajdują się białe i gęste kryształy krystobalitu; za nią znajduje się jasnozielona warstwa kryształów krystobalitu, która jest jasnozielona ze względu na wysoką zawartość FeO; za nią znajduje się szara warstwa przejściowa, w której zawartość trydymitu jest wyższa niż w oryginalnej cegle, a zawartość krystobalitu jest mniejsza; najgłębsza jest jasnożółta, niezdegradowana warstwa.

Cegła krzemionkowa ma słabą odporność na korozję w fazie ciekłej R2O. Faza ciekła R2O najpierw eroduje słabe ogniwo spoiwa w cegle, powodując utratę spoiwa i rozluźnienie kruszywa. Jeśli piec jest nieprawidłowo zbudowany lub wypalony, a mur z cegły krzemionkowej ma małe spoiny, faza gazowa R2O w gazie pieca dostanie się do spoin cegieł. Ze względu na niską temperaturę wewnątrz spoin cegieł, gaz R2O skropli się do postaci ciekłej w temperaturze około 1400 stopni. Ta ciecz R2O o wysokim stężeniu szybko eroduje cegły ogniotrwałe krzemionkowe i tworzy otwory. W tym momencie, jeśli jest wentylacja i chłodzenie, przyspieszy to kondensację gazu R2O, przyspieszając tym samym erozję i powodując poważne uszkodzenia cegieł.

Zazwyczaj najbardziej zerodowana część cegły krzemionkowej to 1/3 do 1/2 jej górnej części, gdzie gaz się skroplił, a temperatura jest stosunkowo wysoka, więc erozja jest najpoważniejsza. Po erozji cegły krzemionkowej, chociaż szczelina na górze jest mała, często znajduje się duża wnęka nieco poniżej.

Dlatego z jednej strony murowanie z cegieł krzemionkowych wymaga zmniejszenia spoin cegieł, w tym użycia dużych cegieł łukowych; z drugiej strony, gdy temperatura pieca nie przekracza 1600 stopni, użycie izolacji korony może zapobiec kondensacji R2O w spoinach cegieł, zmniejszając w ten sposób erozję. Dlatego izolacja dużych cegieł łukowych może nie tylko oszczędzać paliwo, ale także chronić szczyt łuku i wydłużyć żywotność.

Kamienie generowane przez duży łuk cegieł krzemionkowych są rzadko widoczne w normalnych okolicznościach. Ponieważ głównym składnikiem cegieł krzemionkowych jest SiO2, SiO2 łatwo się topi i rozprasza w jeziorze topienia i homogenizuje w szkle. Ta przezroczysta bryła zawierająca więcej SiO2 zawiera kryształy kwarcu lub kwarcu, które można zaobserwować gołym okiem jako lekko żółtozielone. Dzieje się tak, ponieważ cegły ogniotrwałe krzemionkowe zawierają więcej Fe2O3. Jednak podczas topienia w wysokiej temperaturze, z powodu topienia i przepływu w dół tych cegieł na górze pieca, elektrycznie stopione cegły odlewnicze na dole są erodowane przez przepływ krzemu i wchodzą do szklanego płynu, aby wytworzyć kamienie ogniotrwałe.

Cegły krzemionkowe są bardzo trwałe w normalnych warunkach eksploatacji. Al2O3 w cegłach krzemionkowych ogniotrwałych jest substancją szkodliwą. Nieznaczne zwiększenie jego zawartości znacznie zmniejszy ich ogniotrwałość. W ostatnich latach temperatura pieca wzrosła, co wymagało stosowania wysokiej jakości cegieł krzemionkowych, które mają zawartość SiO2 do 97%, zawartość Al2O3 mniejszą niż 0.3% i inne zanieczyszczenia poniżej 0.5%. Temperatura zmiękczania ładunku jest o 30 do 40 stopni wyższa niż w przypadku zwykłych cegieł krzemionkowych, więc temperaturę pieca zbiornikowego można zwiększyć o 20 do 30 stopni.

Wyślij zapytanie

whatsapp

Telefon

Adres e-mail

Zapytanie