唐山隔热砖被侵蚀后,与它接触的熔融物中增添了SO₂和Al₂O₃的成分。熔融物将扩散到玻璃液的其余部分中去。在扩散过程中,熔融物的成分发生变化,SO₂和碱液增加了,而在界面上发生了β-Al₂O₃结晶的聚集作用,所以,在耐火材料与玻璃液的接触面上,首先是莫来石层,接着是β-Al₂O₃层,然后是未受侵蚀的耐火材料。耐火材料溶解后,使玻璃液黏度增大,促使在耐火材料表面形成较难移动的保护层,减弱了继续侵蚀的作用。玻璃液对耐火材料的侵蚀作用,取决于其黏度和表面张力等物理性质。黏度低和表面张力小的玻璃液最容易浸润性价比高的轻质保温砖耐火材料,并从其表面细孔吸入内部,使整个耐火材料受到强烈的侵蚀。
窑炉用耐材包括窑炉的墙体和萱顶,一般分内外三层,内层为轻质保温棉、毡、板等,中层为重质或唐山轻质保温砖,外层以红砖或低温保温砖为主。内层的轻质保温层近几年发展比较迅速,以低温莫来石纤维为主,兼顾了高温莫来石纤维、高铝莫来石纤维、含锆莫来石纤维等,在纤维制成工艺上采用了拉丝、甩丝、喷吹等工艺。内层也有用性价比高的轻质保温砖轻质莫来石、高铝等轻质砖或者板,以轻质氧化铝、莫来石等空心球砖为主体。中层的重质材料仍然采用低铝高硅、高铝低硅、莫来石砖与堇青石、焦宝石与莫来石等材料制成的重质材料为主。外层的低温耐火材料主要以铝矾土、焦宝石、粘土等制作而成,相对铝含量偏低,耐温性能较差但价格较低。
料粉对耐火材料的蚀损作用主要表现在粉料高温蒸发的碱性蒸气对耐火材料的侵蚀,如唐山隔热砖表面的熔蚀、内部的“鼠洞”等,以及格子砖中的反霞石化作用等。再者,粉料中超细粉的飞料在蓄热室格子体中集聚,形成瘤子,堵塞格子孔,严重时造成格子砖倒塌、损毁,被迫热修。蚀损作用随温度升高而加剧,熔化温度每提高50~60℃就会使使用期限缩短约一年。前脸墙、加料口、熔化部前部空间、池壁、小炉、蓄热室上层格子体等部位都会受到料粉的蚀损。玻璃液对轻质保温砖哪家好耐火材料的蚀损作用比料粉要小得多,玻璃液与耐火材料界面层上的相反应是复杂的。玻璃液首先溶解耐火材料中的游离的SO₂。莫来石的溶解速度较小,它聚集到玻璃液和耐火材料的界面上,虽然小结晶的莫来石溶解了,但在使用时大结晶的莫来石甚至有了增长。
低导热多层轻质保温砖复合莫来石砖使用创新的工作层、保温层、隔热层多层复合结构设计,导热系数大大降低。该材料的工作层以莫来石为骨料,加入12%~15%的碳化硅,10%~12%的红柱石细粉,具有较高的常温耐压强度、较高的荷重软化温度、良好抗热震性;保温层设计采用M60或M70莫来石为主原料,适宜的氧化铝含量使其具备更高的唐山轻质保温砖莫来石相含量,几乎不含刚玉相,其保温层具备比工作层更低的导热系数,且与工作层具有良好的结合性、较高的强度及耐磨性。隔热层选用含锆纤维板,因含锆纤维板在不同温度下的导热系数(见表1)都处于较低位置,同时在高温下的收缩率也是较低[1]。因此低导热多层复合莫来石砖具有高强度、高耐磨、高抗蚀、高荷重软化温度以及优良的抗热震性能,完全满足了大中型水泥回转窑生产工艺的要求,同时由于其具有低导热的特性,使得筒体外表温度降低,减少了吨熟料原煤消耗,同时延长了筒体使用寿命,从而能为水泥企业带来较大的社会经济效益。
性价比高的重质耐火保温砖基本有以下几个品种:酸性砖:硅砖(SiO2),耐火粘土砖(SiO2+Al2O3),中性砖:高铝砖,铬砖(Cr2O3+Al2O3,MgO,FeO),碱性砖:镁砖,铬镁砖,白云石砖,特种砖:尖晶石砖,锆英石砖,氧化锆砖,碳砖,碳化硅砖,其他砖。陶瓷窑炉最早用耐火材料以重质砖为主,随着轻质隔热耐火材料的不断完善,唐山轻质保温砖重质砖基本上在建筑卫生陶瓷的隧道窑、轨道窑等除非有特殊需求外不再使用。而在耐腐蚀的窑炉如熔块窑、做色料的梭式窑、回转窑等领域仍然使用重质耐火材料。目的是为了不至于掉渣、抗腐蚀强度好。特别是熔块窑,物料直接和隔热耐火砖接触,更应该谨慎选择重质耐火材料,尤其是材质、密度和导热系数等。这类窑炉的特点恰恰和隧道窑、轨道窑相反,一般重质耐火材料在内层而重质耐火材料和保温材料在中外层。
唐山莫来石一直以来被认为是普通陶瓷里面很重要的晶体相,对于普通陶瓷的强度提升有着很重要的作用。因此,对于陶瓷材料中莫来石的形成、含量、尺寸、发育等非常关注。对于大部分建陶产品而言,其烧成过程属于快烧并且温度相对较低,且产品在使用过程中的会经历各类搬运、长短途运输、深加工等,因此对于莫来石砖强度有着更迫切实际的需求。那么,了解陶瓷产品内部晶体相的形成,对于产品的设计和生产就更有实际意义。其形成过程往往是母矿在加热过程中自身分解而形成,如高岭土在加热过程中会脱水生成偏高岭,在继续的加热过程中,偏高岭会分解为轻质保温砖哪家好莫来石和石英。这样形成的莫来石其形状贴近于母矿形状,如高岭石中的莫来石就为粒状或鳞状莫来石。