關(guān)于電熔鋯剛玉磚使用時(shí)產(chǎn)生氣泡的研究,幾乎有一致結(jié)論:電熔鋯剛玉磚內(nèi)產(chǎn)生氣體是玻璃相滲析的推動(dòng)力,而玻璃相滲出又在界面產(chǎn)生氣泡。
產(chǎn)生氣泡的原因一般認(rèn)為有兩個(gè),一是在電熔鋯剛玉磚中含有碳、碳化物、硫和硫化物等雜質(zhì),在使用過(guò)程中由于氧擴(kuò)散到電熔鋯剛玉磚中與這些雜質(zhì)反應(yīng),放出CO2,SO2,N2等,并證實(shí)在有氧的條件下這種過(guò)程才能產(chǎn)生。給出的雜質(zhì)反應(yīng)溫度是:硫化物與氧反應(yīng)溫度為200℃碳化物與氧反應(yīng)的溫度從400℃開(kāi)始,氮化物反應(yīng)溫度,800℃以上。產(chǎn)生氣泡的另一個(gè)原因是由于溶池中玻璃液與電熔鋯剛玉磚間的電池反應(yīng)。
電池電動(dòng)勢(shì)是由玻璃液與電熔鋯剛玉磚之間堿含量不同而引起的,含堿量比較高的Na+向電熔鋯剛玉磚擴(kuò)散,與電熔鋯剛玉磚中Na+趨于平衡,使玻璃液與電熔鋯剛玉磚界面處形成氧過(guò)量的不平衡狀態(tài),不平衡狀態(tài)下的氧形成氣泡,一旦達(dá)到平衡則氣泡產(chǎn)生即停止。
上述研究結(jié)果說(shuō)明,雜質(zhì)與氧反應(yīng)產(chǎn)生氣泡是玻璃相滲析的推動(dòng)力。那么減少組成中雜質(zhì)含量將是解決問(wèn)題的最根本方法。值得注意的是原料中不可能沒(méi)有一點(diǎn)雜質(zhì),尤其對(duì)33#電熔鋯剛玉磚而言,那么對(duì)這種情況就應(yīng)注重研究如何減緩乃至避免這類氣泡產(chǎn)生,實(shí)測(cè)玻璃相滲析溫度最低為1030℃,最高為1470℃,而雜質(zhì)氧化反應(yīng)溫度最低為200℃,最高也只有800℃,可見(jiàn)氧化反應(yīng)在前,玻璃相滲析在后。因而氧向電熔鋯剛玉磚中的擴(kuò)散就成為這類氣泡產(chǎn)生的決定因素。
氧向電熔鋯剛玉磚中擴(kuò)散通道可以是電熔鋯剛玉磚的裂紋、氣孔(尤其是連通氣孔,也可以是電熔鋯剛玉磚中的玻璃相,顯見(jiàn)前者的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后者。由于電池反應(yīng)在電熔鋯剛玉磚中和玻璃液界面產(chǎn)生的氣泡,不可能是玻璃相滲析的推動(dòng)力,它是玻璃液對(duì)電熔鋯剛玉磚侵蝕的結(jié)果。氣泡量的多少和產(chǎn)生速度,取決于Na+的不平衡程度和Na+的擴(kuò)散速度。Na+的濃度差會(huì)逐漸減小,所以這類氣泡產(chǎn)生的關(guān)鍵是Na+的擴(kuò)散速度,而Na+的擴(kuò)散速度又取決于擴(kuò)散通道和阻力大小。
由上述分析可知,兩種氣泡產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)是氧和的Na+擴(kuò)散,一切提高氧、擴(kuò)散阻力的措施都是有效的。措施之一是提高電熔鋯剛玉磚表層的致密性,以增大氧的擴(kuò)散阻力,之所以有優(yōu)良性能其表層的特殊結(jié)構(gòu)也是重要原因;措施之二是研究和改進(jìn)玻璃相在電熔鋯剛玉磚中的分布與晶相間的賦存狀態(tài),使玻璃相在表層分布盡量少,且能均勻分布于晶間而不連通,這種分布無(wú)論對(duì)氧或的擴(kuò)散都將增大阻力;三是提高玻璃相粘度因?yàn)閿U(kuò)散速度是粘度的函數(shù)這將增大Na+的擴(kuò)散阻力。
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