建陶辊道窑耐火砖腐蚀原因分析及技术改进

马梦昆

(广东中鹏热能科技有限公司,佛山528223)

1 前 言

建陶工业是重要的陶瓷制造行业，其中辊道窑作为常用的烧结设备，在陶瓷制品的生产过程中发挥着重要作用。然而，辊道窑内衬耐火砖的腐蚀问题一直困扰着建陶企业。在很多建陶陶瓷厂的辊道窑中，烧成区前段窑顶及侧墙耐火砖常出现不同程度的鼓包、分层和剥落现象，尤其在窑顶部位最为严重,见图1。耐火砖的腐蚀不仅影响窑炉砖体寿命，如窑顶的分层砖渣掉落还会严重影响瓷砖的品质。因此，深入研究建陶辊道窑内衬耐火砖的腐蚀原因，探索有效的技术改进措施，具有重要的理论和实际意义。

图1 窑顶耐火砖分层、剥落情况照片

本文旨在通过对建陶辊道窑内衬耐火砖的腐蚀原因进行分析，揭示腐蚀机理，并提出相应的技术改进措施，以解决耐火砖腐蚀问题。首先，通过化学成分分析和物相分析手段，深入研究耐火砖的腐蚀机理。然后，根据腐蚀机理提出多种技术改进措施。

2 耐火砖腐蚀原因分析

从两家不同陶瓷厂的两条出现耐火砖腐蚀的窑炉上选取检测样品，其中一条窑腐蚀段耐火砖为MG-23 莫来石砖，另一条窑为高铝聚轻球砖，分别对两种耐火砖原砖及剥落碎片做化学成分分析及物相分析，以分析耐火砖腐蚀原因。

2.1 化学成分分析

两种耐火砖原砖及剥落碎片化学成分见表1、表2：

表1 MG-23 莫来石原砖与23 莫来石砖剥落碎片的化学成分对比

表2 高铝聚轻球原砖与高铝聚轻球砖剥落碎片的化学成分对比

通过对窑顶耐火砖的化学成分进行分析，我们发现剥落碎片中：钾、钠和锌元素成分比例均有大幅的增大。

2.2 物相分析

用X 射线荧光光谱化学分析熔铸玻璃片法对两种耐火砖原砖及剥落碎片做物相分析,见表3、表4.

表3 MG-23 莫来石原砖与23 莫来石砖剥落碎片的物相成分对比

表4 高铝聚轻球原砖与高铝聚轻球砖剥落碎片的物相成分对比

通过以上物相分析对比发现耐火砖腐蚀过程中形成了含有钾、钠和锌元素的：锌铝尖晶石[3]、白榴石、钠榴石、钾正长石、透长石等化合物。

非晶相物质：玻璃相、被破坏的原相、未成形的新相。

非晶相物质：玻璃相、被破坏的原相、未成形的新相。

这些反应的化学反应为：

莫来石的分解：Al6Si2O13=3Al2O3+2SiO2

锌铝尖晶石的生成：Al2O3+ZnO=ZnAl2O4

白榴石的生成：K2O+Al2O3+4SiO2=2KAlSi2O6

钠榴石的生成：6Na2O+3Al2O3+6SiO2=Na6(AlSiO4)6

钾正长石的生成：K2O+Al2O3+6SiO2=2KAlSi3O8

2.3 化学成分分析和物相分析的结果

建陶辊道窑内衬耐火砖的腐蚀原因主要是受到窑气中的碱金属化合物蒸气和锌化合物蒸气的侵蚀。这些腐蚀性气体在耐火砖气孔及砌缝内沉积[2]，并与耐火砖体中氧化铝、二氧化硅等成分发生化学反应，形成新的化合物，砖体内大部分莫来石晶体被分解，导致砖体化学成分及结构发生变化。由于耐火砖被侵蚀层与原耐火砖膨胀系数差异很大，从而导致砖体出现鼓包、分层和剥落。

3 技术改进措施

为了解决建陶辊道窑内衬耐火砖的腐蚀问题，提出以下几项技术改进措施：

(1)增大耐火砖的密度。高密度的耐火砖具有较小的气孔率，可降低烟气的渗透性，从而降低腐蚀性成分对砖的侵蚀，提高砖体的耐腐蚀性能。

(2)使用高氧化铝含量的耐火砖。例如高铝砖、刚玉砖、氧化铝空心球砖等具有高氧化铝含量，具有较好的耐碱性[2]，能够有效抵御碱金属气体的腐蚀。

(3)使用耐碱砖。耐碱砖具有优良的耐碱侵蚀性能，能够在一定温度下与窑气中的碱化合物反应，并在砖面上迅速形成封闭性的致密保护釉层[1]。这一保护釉层能够防止碱的继续内渗，避免砖体发生" 碱裂" 损坏[4]，提高耐火砖的耐腐蚀能力。

(4)在耐火砖表面喷涂耐碱耐火涂料。耐碱耐火涂料具有抵御碱金属蒸气侵蚀的作用[1]，通过在耐火砖表面喷涂耐碱耐火涂料，可以在耐火砖表面形成一层保护层，降低砖体表层的气孔率，减少腐蚀性成分对砖的侵蚀，非常适用于耐火砖已经出现腐蚀情况的窑炉。施工需先将腐蚀层打磨掉再进行喷涂，此措施可以减少停窑维修时间和成本，并延长耐火砖的使用寿命。

4 结语

本文通过化学成分分析和物相分析手段，深入研究了建陶辊道窑内衬耐火砖的腐蚀原因。研究结果表明，窑气中的锌化合物蒸气和碱金属化合物蒸气是主要的腐蚀性成分，导致耐火砖的化学结构被破坏,并形成。针对这一问题，提出了增大砖密度、使用高氧化铝含量的耐火砖、使用耐碱砖以及喷涂耐碱耐火涂料的技术改进措施。这些措施能够有效降低耐火砖的腐蚀程度，提高窑炉的使用寿命和稳定性，减少停窑维修时间和成本等。未来的研究可以进一步优化改进措施，探索使用更加高效和环保的耐火材料和防腐技术，为建陶工业的发展提供更好的支持和保障。