燒成耐火制品的高溫(>1700℃)隧道窯采用不同種類的耐火材料砌筑窯襯，如燒成堿性制品的隧道窯，其燒成帶用鎂鉻、鎂鋁磚；預(yù)熱和冷卻帶用高鋁磚和粘土磚。燒成帶襯磚的損毀機(jī)制主要是：蠕變、侵蝕、沖蝕和熱震。再結(jié)合型鎂鉻磚具有很高的抗侵蝕和抗蠕變的優(yōu)越性能，是砌筑燒成帶的佳品；但因Cr203的較強(qiáng)的氧化蒸發(fā)性，會(huì)使淺淡顏色的高鋁質(zhì)制品，特別是氧化鋁、莫來石制品污染成粉紅色，雖不影響制品質(zhì)量(在理論上還有利)，但常受用戶側(cè)目。當(dāng)然，燒成堿性制品則無此顧忌。預(yù)熱帶受燃料燃燒的氣體產(chǎn)物(Na，KS,P…元素和化合物)的侵蝕，形成新的相組合。因化學(xué)反應(yīng)
輕微，不致于影響砌體的安全性，還沒有引起人們足夠的關(guān)注，因此，很少有人研究隧道窯預(yù)熱帶襯磚的蝕損變化。但因隧道窯作業(yè)時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)8一10年，對(duì)研究高鋁磚的堿質(zhì)侵蝕作用與相平衡的關(guān)系具有重要的理論和實(shí)踐意義。
1 預(yù)熱帶高鋁磚的侵蝕行為
燒成鎂鉻磚的高溫隧道窯燒成帶以再結(jié)合鎂鉻磚砌筑，預(yù)熱帶為高鋁磚。長(zhǎng)年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，最高燒成溫度大多波動(dòng)于1600—1750℃ 溫度范圍；預(yù)熱帶最高溫度約1000—1200℃。
1.1高鋁磚分帶化學(xué)組成
取得的殘磚依然與原磚尺寸相當(dāng)，0—40mm段為蝕變帶，至70mm處完全斷裂，阻斷了氣體侵蝕介質(zhì)的擴(kuò)散通道(并非所有的磚皆有斷裂)。故只可研究0—70mm段的侵蝕行為。依段帶距離測(cè)得的化學(xué)組成如表1。
表1數(shù)據(jù)表明，高鋁磚表面吸人了3類組分：堿質(zhì)Na20和K20；酸性介質(zhì)S02／S03和氯和來自燒成帶的Cr203(蒸氣的凝固相)。堿質(zhì)Na20和K20一直擴(kuò)散到70mm段帶深度，依其0—70mm段濃度梯度推斷，它仍會(huì)向更深層帶滲透。Cr203也以氣態(tài)擴(kuò)散至很深部分，但以表層最集中。Fe203、NiO和S02／S03基本上富集于表面。
1．2顯微結(jié)構(gòu)演變
0～40mm段蝕變帶呈褐綠色，多橫向裂紋，表層約0—10mm厚度呈疏松泡沫狀。40—70mm段致密堅(jiān)硬，與原磚結(jié)構(gòu)設(shè)多少區(qū)別。對(duì)預(yù)熱帶高鋁磚產(chǎn)生侵蝕作用的主要是燃料灰份、燃燒的氣體產(chǎn)物中的堿性組分Na20和K2O它們與高鋁磚中的玻璃相、莫來石甚至剛玉反應(yīng)，形成霞石(Nepheline)，NaAISi04和B—A1203，導(dǎo)致膨脹和疏松，燃燒的氣體產(chǎn)物SO2／S03可與Na20化合生成無水芒硝，(Na2S04)，沉積于空隙中；或者是與先行生成的霞石作用，生成固溶S02／S03和NaCl的組成復(fù)雜的新相——方鈉石族固溶體(青金石HaiJynite，Na3CaS04Si3A13012，藍(lán)方石Lazurite，Na4S2Si3A13012和黝方石NoSehte，NagAI(Si04)6·s04被統(tǒng)稱方鈉石族固溶體)。當(dāng)無水芒硝與先行生成的霞石接觸反應(yīng)便發(fā)生反霞石化反應(yīng)，獲得產(chǎn)物黝方石。所以，反應(yīng)產(chǎn)物鈉鋁硅酸鹽的組成是很復(fù)雜的，不可能以計(jì)量組成標(biāo)志；也不可能冠以確切的相名稱。
2 討論與結(jié)語
燒成耐火制品的高溫隧道窯可以維持很長(zhǎng)的作業(yè)壽命，這是因?yàn)椋簾蓭囟雀撸瘜W(xué)侵蝕作用輕微；預(yù)熱帶承受氣體介質(zhì)的侵蝕，但反應(yīng)溫度較低。用高鋁磚砌筑燒成帶，墻壁的變形、傾斜是由于蠕變行為所致，而燒咀區(qū)域除嚴(yán)重變形還有燃料灰分的侵蝕。用再結(jié)合型鎂鉻磚砌筑燒成帶，在1750℃溫度范圍使用可以預(yù)期10年以上的使用壽命
由于溫度低，預(yù)熱帶承受氣體介質(zhì)侵蝕的速率很慢，決不是導(dǎo)致隧道窯損毀的直接因素，它是絕對(duì)安全的。本研究的高鋁磚砌于預(yù)熱帶的最高溫區(qū)，經(jīng)10年作業(yè)僅有40nun段蝕變。
對(duì)于高鋁磚而言，NazO和Kzo是最強(qiáng)的腐蝕劑，在很低溫度便與之反應(yīng)生成霞石，產(chǎn)生體積效應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疏松。圖1是在顯微尺度上顯示的疏松結(jié)構(gòu)。
40mm厚的蝕變帶生成霞石、B一(A1，Or)203等正體積效應(yīng)的新生相，致使表面10～20mm段疏松，形成許多孔洞和裂隙。Na20和S02／SO，自化合生成的無水芒硝便填充在這些部位。從化學(xué)反應(yīng)的角度講，廢氣中的s02／s03卻可在某種程度上沖淡Na：O和K20的腐蝕劑作用。
以上研究表明，在特定條件下可在低于12004C的溫度下形成(A1l…Cr)203固溶體。鎂鉻磚中的crz03雖然是以尖晶石的形態(tài)存在的，但在長(zhǎng)期高溫作用下，依然發(fā)生氧化蒸發(fā)行為，富集于高鋁磚表面和氣7L中。其擴(kuò)散深度可達(dá)70ram以上，但不參與形成低熔點(diǎn)相，而是與剛玉和AI：TiO，固溶，起到了有益的作用。
預(yù)熱帶高鋁磚是在1000—1200。C以下的溫度范圍使用的，通過氣態(tài)介質(zhì)的作用。其中起 侵蝕作用的堿質(zhì)蒸氣：s02／s03、C1和cf”無損毀作用。長(zhǎng)達(dá)lO年之久時(shí)間的作用，仍以局部化學(xué)反應(yīng)控制。