Over het algemeen mogen vuurvaste stenen met een hoog aluminiumgehalte niet worden gebruikt in ovens met een alkalische atmosfeer. Omdat zowel alkalische als zure omgevingen chloor bevatten, dringt dit chloor in de diepere lagen van de vuurvaste stenen door in de vorm van een gradiënt, waardoor de stenen kunnen bezwijken.
De aluminiumrijke baksteen vertoont na erosie door een alkalische atmosfeer horizontale scheuren. De erosie bestaat uit brandstofgassen, verbrandingsgassen en alkalische bestanddelen in andere producten. Deze bestanddelen reageren met de glasfase en het mullietgesteente in de aluminiumrijke baksteen.
Hoogaluminiumstenen die alkalisch corroderen, zullen aan de oppervlakte verschijnen. Verbrandingsgasverbindingen zullen ook nitraat produceren, dat zich afzet in de spleten van de hoogaluminiumstenen; de reactie van de gevormde afzettingen zal een complexe nieuwe fase vormen. Wanneer het watervrije nitraat in contact komt met het gevormde nitraat, zal een anti-verdampingsreactie optreden, waardoor de hoogaluminiumsteen barst of afbrokkelt. Daarnaast is thermische corrosie ook zeer ernstig voor vuurvaste stenen. Door de erosie van Fang-kwarts, Skywine en kwartskristalsilica zal het gebruik van vuurvaste stenen ernstiger zijn dan bij koude stenen.
De schade aan de bakstenen door siliciumdioxide is ook zeer ernstig. Het siliciumdioxide lost op in de vloeibare fase van de bakstenen met een hoog aluminiumgehalte. Het smeltende mulliet en de laagsmeltende siliciumstenen vormen een grote hoeveelheid vloeibare fase. Hoe hoger het siliciumdioxidegehalte in de baksteen, hoe groter de hoeveelheid vloeibare fase. Overmatige vloeibare fase zal de bakstenen met een hoog aluminiumgehalte vervormen. Ook het siliciumdioxide zelf beschadigt de bakstenen. Doordat het vrije siliciumdioxide wordt verbruikt, zal de Mo Lai Shi-fase eroderen. Na de reactie van het mulliet en de siliciumsteen kan dit leiden tot destructieve uitzetting van de bakstenen met een hoog aluminiumgehalte.
Bakstenen met een hoog aluminiumgehalte hebben een uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen en slijtage. Ze worden veel gebruikt voor de bekleding van diverse industriële ovens, zoals hoogovens, heteluchtovens en draaiovens. In industriële ovens met een alkalische atmosfeer is het gebruik van bakstenen met een hoog aluminiumgehalte echter beperkt.
De chemische eigenschappen van bakstenen met een hoog aluminiumoxidegehalte maken ze bestand tegen de effecten van zure omgevingen. In een sterk alkalische omgeving, zoals cementovens of glasovens, reageren deze bakstenen echter met alkalimetaaloxiden, waardoor ze barsten en afbrokkelen. De reactie tussen de Al₂O₃-bakstenen en de alkalimetaaloxiden resulteert meestal in de vorming van een alkali-aluminiumsilicaatgel, die een laag smeltpunt heeft en gemakkelijk door de scheuren kan vloeien.
Om dit probleem op te lossen, zijn verschillende strategieën toegepast om de weerstand van aluminiumrijke bakstenen tegen alkalische omgevingen te verbeteren. Een oplossing is het toevoegen van magnesiumoxide of spinel aan de aluminiumrijke bakstenen. Het magnesiumoxide of spinel reageert met de alkalimetaaloxiden en vormt stabiele spinelstructuren, wat de weerstand van Al2O3-bakstenen tegen scheurvorming door alkalische reacties kan versterken. Een andere oplossing is het aanbrengen van een beschermende coating op het oppervlak van de aluminiumrijke bakstenen om direct contact met de alkalische omgeving te voorkomen.
Samenvattend hebben aluminiumrijke bakstenen een beperkte toepasbaarheid in de bekleding van industriële ovens in alkalische atmosferen. Om de weerstand van Al2O3-bakstenen in alkalische omgevingen te verbeteren, is het noodzakelijk om bepaalde mineralen of coatings toe te voegen om schadelijke reacties met alkalimetaaloxiden te voorkomen. Het is cruciaal om het juiste materiaal te kiezen voor de bekleding van industriële ovens om potentiële risico's te beperken en kosten te besparen.
Geplaatst op: 19 mei 2023
