耐火材料熔渣侵蝕及防范辦法

耐火材料向熔渣中溶解的過程

耐火材料在高溫下抵抗熔渣侵蝕作用而不破壞的能力稱為抗渣性。熔渣：冶金爐渣、燃料灰分、飛塵、各種材料（包括固態(tài)、液態(tài)材料，如燒結(jié)水泥塊、煅燒石灰、鐵屑、熔融金屬、玻璃液等）和氣態(tài)物質(zhì)（煤氣、一氧化碳、氟、硫、鋅、堿蒸氣）等。上述熔渣物質(zhì)在高溫下多形成液態(tài)物質(zhì)直接與耐火材料接觸，有些固體物質(zhì)甚至氣體，在高溫下與耐火材料接觸之后，終也會形成液相。

熔液侵蝕過程主要是耐火材料在熔渣中的溶解過程和熔渣向耐火材料內(nèi)部的侵入(滲透)過程。耐火材料向熔渣中溶解的過程可分為：(1)單純?nèi)芙饽突鸩牧吓c熔渣不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物理溶解作用。(2)反應(yīng)溶解耐火材料與熔渣在其界面處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使耐火材料的工作面部分轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿畚?反應(yīng)產(chǎn)物)而溶于渣中，同時改變了熔渣和制品的化學(xué)組成。(3)侵入變質(zhì)溶解高溫溶液或熔渣通過氣孔侵入耐火材料內(nèi)部深處，或通過耐火材料的液相擴散和向耐火材料的固相中擴散，使制品的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)變而溶解。從生產(chǎn)工藝角度出發(fā)，有效地提高耐火材料的抗渣性，應(yīng)從下列兩個主要途徑著手：(1)保證和提高原料的純度，改善制品的化學(xué)礦物組成。(2)選擇適宜的生產(chǎn)方法，獲得具有致密而均勻的組織結(jié)構(gòu)的制品。耐火材料抗渣性的測定方法常用坩堝法、回轉(zhuǎn)渣蝕法等。

耐火材料被熔渣侵蝕原理及應(yīng)對措施

熔渣侵蝕是耐火材料在使用過程中常見韻一種損壞肜式。耐火材料在高溫下抵抗熔渣侵蝕作用而不被破壞的能力稱為抗渣性。所謂熔渣，包括高溫下與耐火材料相接觸的冶金爐渣、燃料灰分、飛塵、各種爐料及金屬液、各種氣態(tài)物質(zhì)等。熔渣侵蝕過程主要是耐火材料在熔渣中的溶解過程和熔渣向耐火材料內(nèi)部的侵入（滲透）過程。其中侵入速度快的是通過氣孔侵入。因此提高耐火材料制品的致密度，降低制品氣孔率是提高其抗渣性能的重要途徑。耐火材料在熔渣中的溶解和熔渣向耐火材料內(nèi)部的侵入都是以耐火材料與熔渣的接觸為前提的，首先是熔渣對耐火材料表面的潤濕作用。因此增大耐火材料與熔渣液相間的潤濕角，使其不易被潤濕則是提高其抗渣性能的重要手段。碳不易被熔渣潤濕，近來迅速發(fā)展的多種含碳耐火材料即是利用這一特性來提高抗渣性能的。

有效防范熔渣向耐火材料內(nèi)部滲透的辦法

氧化物耐火材料在使用過程中，熔渣易于從加熱面(工作面)滲透到其內(nèi)部的深處，使工作面附近的氣孔率顯著降低而致密化，生成很厚的變質(zhì)層。當(dāng)溫度劇烈變化時，在變質(zhì)層與原磚層之間交界處會產(chǎn)生與工作面平行的龜裂而使磚剝落損毀(結(jié)構(gòu)剝落)。對于間歇式操作設(shè)備而言，耐火材料的這種結(jié)構(gòu)剝落往往成為其損壞的主要原因。

要減少耐火材料的結(jié)構(gòu)剝落，其辦法是減少爐渣滲入深度。其途徑有：

1、提高耐火材料材質(zhì)的抗?fàn)t渣滲透性;

2、降低耐火材料的氣孔率;

3、爐渣與耐火材料形成焰點高的化合物擋墻，阻止渣的滲人;

4、增加爐渣的黏度。

提高耐火材料材質(zhì)抗?fàn)t渣的滲透性，其關(guān)鍵是降低耐火材料中主晶相之間的界面能，使主晶相之間直接結(jié)合牢固，而磚中形成的低熔點物質(zhì)以孤島狀存在。

為了抑制變質(zhì)層的生成，對于堿性耐火材料而言，就是使原料高純化，并使制品在溫下燒成，獲得堅固而致密的晶體結(jié)合組織的直接結(jié)合結(jié)構(gòu)，以達到大幅度地提高它們的抗?jié)B透性和耐腐蝕性，但卻未解決耐火材料的熱剝落(剝片)損毀問題。因為直接結(jié)合結(jié)構(gòu)使耐火磚本身失去靭性，存在易于產(chǎn)生裂紋的缺點。所以，用高純度合成原料來求得均勻而致密的組織，不能滿足抗熱沖擊性能的要求。相反，有意識地形成不均勻的組織卻可以改善耐火材料的抗熱沖擊性能。

由比較可靠的測量得知，對于一個真正的一元系，其彈性的溫度系數(shù)是一個負值，而二元系則為正值。采用端手段(如電熔)獲得的均一組織，雖然具有很高的抗渣性以及其他性能，但這勢犧牲兩相(不連續(xù))系的某些點，如抗熱震性(TWB)等。

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