硅莫砖在水泥窑中的抗碱侵蚀性

从水泥回转窑低温区常用的铝硅系产品硅莫砖中，任意挑选两块。其中一块为硅莫砖1680、一块为硅莫砖1550。采用静态坩埚法进行抗碱侵蚀试验。从各样砖上切下尺寸为80 mm×80 mm×80 mm的样块，在中心位置钻出 φ36 mm×40 mm的圆柱形凹槽制成坩埚，再切取60 mm×60 mm×30 mm 薄板制成坩埚盖，对坩埚和坩埚盖进行烘干处理。向各坩埚中装入20 g 纯化学K2CO3，采用火泥将坩埚盖与坩埚之间密封。整个坩埚在烘箱中于110 ℃烘干12 h 后置于电炉，并于1100 ℃保温5 h，待自然冷却。通过观察试样的外观评价试样的抗碱侵蚀性能。

从2种坩埚碱侵蚀后外观照片发现：硅莫砖1680、硅莫砖1550无裂纹出现，其中，硅莫砖 1680和硅莫砖1550中K元素含量变化曲线一致，含量最大的在坩埚底部；随着侵蚀深度增大，K元素含量急剧下降深度到20 mm 之后，K元素含量接近1%，且不再变化。硅莫砖的抗碱侵蚀性能与碳化硅的引入及硅莫砖的显气孔率有关。碳化硅高温下氧化生成的二氧化硅在耐火砖表面与碳酸钾反应生成玻璃相形成致密层，可有效抑制K元素的侵蚀渗透，使得K元素集中在砖表面区域。

上图为碱侵蚀后硅莫砖1680侵蚀层 0~10 mm 区域不同倍数下的 SEM 照片。从图（a）观察发现：接触 K2CO3的坩埚底部表层结构致密，大颗粒边缘部分区域出现裂纹。从图（b）观察看出：基质中矾土颗粒边缘被侵蚀明显，碳化硅无明显变化。可以看出：其物相组成主要为刚玉、莫来石和碳化硅，K元素存在于玻璃相中。可见在高温下硅莫砖基质中矾土易被碱侵蚀，矾土与碳化硅氧化生成的二氧化硅与钾反应生成液相，液相填充硅莫砖孔隙，封闭耐火砖与碱接触区域的气孔和裂隙，形成致密层，阻碍K元素进一步渗透。

总结：硅莫砖1680、硅莫砖1550中因碳化硅加入及部分氧化成二氧化硅填充气孔，可显著降低碱的侵蚀，抗碱侵蚀性能优良。碱侵蚀试验后K元素主要集中在侵蚀面区域，随着距离增加， K元素含量急剧下降