无钙结合新型硅砖

YDL-99一种新型硅砖，二氧化硅SiO₂  含量99%且不存在氧化钙结合机。与普通硅砖SiO₂ 含量95%—97%及氧化钙含量约2.5  wt.%对比，基于化学成分组成上改进，

YDL-99具有更好的抗碱蒸气侵蚀能力，是一种适用纯氧燃烧钠钙玻璃窑炉大碹的理想材料。对于传统(空气助燃)窑炉YDL-99 可以比普通硅砖使用在更高的温度。

1.1纯氧池炉的高碱气氛

随着纯氧燃烧技术的发展，传统硅砖材料其抗侵蚀能力方面的局限性日渐明显。在对纯氧池炉第一个安装硅砖的窑炉大碹深入调查发现池炉运行不久后过早的硅砖侵蚀就已经产生了。调查结果关于这一现象产生的原因归咎于碱性挥发物的侵蚀—特别是在纯氧池炉中NaOH 浓度高，是传统蓄热室池炉的1.5到6倍。主要是山于窑炉气体中没有氮气参与燃烧使得废气总量减少而浓度增加，另外，燃烧空间内高挥发性也引起NaOH 蒸发量增多。

1.2 普通硅砖在新型池炉下存在的问题

除了新的窑炉气氛情况，普通硅砖的材料特性也无法适应这种新的问题。图表1中列出了普通硅砖的典型化学成分及物理特性，化学成分上SiO₂ 含量在95%到97  wt.%之间，

CaO 含量约2.5 wt.%.SiO₂ 和 CaO 在一起会形成钙硅结合相(CaO*SiO₂),  另外，热膨胀也是硅砖的一个重要特性，受菱石英和方石英晶相的影响硅砖在100℃到400℃温度区问快速膨胀。如果残余石英量高则会在烤窑过程中高温下会产生更多的膨胀。

2.  硅砖的改进发展

2.1 基于普通硅砖在纯氧窑炉中过早出现侵蚀的情况，可以通过两种途径解决；

2.1.1考虑可能的替代大碹材料的砖材，电熔AZS 及alpha-beta刚玉被证实最为适合的材料。

另外其它类型材料也在特种玻璃窑炉中被证实有一定效果。

2.1.2对硅砖侵蚀情况的机理详细的全面的调查，寻求改进，进一步的研究发现硅砖中钙硅

结合相(CaO*SiO₂) 是引起硅砖侵蚀的主要原因,这种结合相很容易受到碱性物如NaOH 的侵蚀。钙硅结合相与NaOH 反应会在硅砖中形成玻璃相，并会逐渐溶解二氧化硅颗粒。在很短时间内硅砖就会由于大量玻璃相的存在而开始溶解掉落。 使用案例证实了一侵蚀反应，热化学分析调查也表明硅砖中高CaO 成分是产生侵蚀反应的关键。

2.2 基于电熔氧化硅材料的无钙硅砖具有很强的抗侵蚀能力

实际应用经验也清晰表明无钙硅砖能很大程度提高抗侵蚀能力；基于电熔氧化硅的硅 砖经常被用于热修补并表现出了杰出的性能。然而这种热修用的硅砖有在温度T> 1100 ℃时出现收缩的缺点。由于此原因，这种硅砖应用的范围被大大限制。

2.3 改进的的无钙结合新型硅砖

基于以上的研究及应用经验，原动力发展了一种全新的硅砖产品--YDL-99,其SiO₂ 含量>99 wt.% 主要特点是这种新型硅砖是应用特种结合相替代了传统的硅钙结合。这种特种结合相是在特定的配料制备及烧结生产条件下形成的。这样形成了此种硅砖的优越的性性。

2.3.1新型硅砖化学成分组成.

YDL-99硅砖一个重要特点就是相比普通硅砖含有高达99% wt.%二氧化硅成分。另外，由于是由合成原材料组成，其碱性物及Fe₂O₃ 含量很低。最主要的是其中不含CaO 成分添加，避免了脆弱的硅钙结合相形成。实际测试的实验室研究表明新型硅砖的抗侵蚀性能比普通硅砖抗侵蚀能力方面有很大提高。

2.3.2实践试验显示另外我们在国内一家纯氧池炉也做了实验，无明显侵蚀；

2.3.3新型硅砖的热膨胀性能.

YDL-99的热膨胀性能曲线与普通标准硅砖相比十分不同。到700℃最大膨胀量仅0.65%,而且更高的温度下膨胀量很小。因此对于此硅砖的加热控制可以相对的容易些。另外电熔硅的典型收缩现象也没有被观察到。

(图2: 普通标准硅砖与YDL-99热膨胀曲线对比)

2.4.4新型硅砖的高温蠕变及荷重软化温度.

由于在YDL-99中的碱性氧化物含量很低，高温蠕变及荷软性能相对普通标准规硅砖有很重大的提升。普通标准硅砖材料在1600℃下高温蠕变为-0.6%(0.2 MPa/5-25 h),而YDL-99硅砖在1650℃下高温蠕变为0%