Nov 06, 2024 השאר הודעה

מהן הגורמים לנזק קורוזיה של לבני סיליקה בכבשני זכוכית?

לבני סיליקהבעלי עמידות לקורוזיה ירודה לתחמוצות אלקליות והם משמשים לעתים קרובות במבנה העליון של כבשני טנקים. בדרך כלל, הגורם המאכל בכבשני מיכלים הוא בעיקר R2O (תחמוצות מתכת אלקליות). לאחר שכמות גדולה של R2O שוחקת לבני סיליקה, נקודת ההיתוך של שכבת פני השטח של לבני סיליקון תרד בחדות, ויופיעו טיפות נטיפים. עם זאת, קורוזיה של נטיפים בדרך כלל אינה מתרחשת במהלך פעולה רגילה. קיימת גם דיפוזיה של רכיבים אלקליים לאמצע גוף הלבנים לאחר מגע עם משטח הלבנים. עם זאת, עומק הדיפוזיה שלו רדוד בהרבה מזה של חומרים חסיני חימר. בתחילת השינוי הזה, R2O ממיס את הלבנים מהמשטח וחודר לתוך גוף הלבנים דרך הנקבוביות, רק יוצר שכבת מעבר מטמורפית דקה מאוד בנקודת התכה נמוכה על פני השטח, מה שמפחית את הלבנים עקשן הסיליקה מפני קורוזיה נוספת . בשלב זה, המרכיב האלקליני של השכבה החיצונית של גוף הלבנים גבוה יותר, וריכוז הרכיב האלקליני יורד לפתע מהשכבה הפנימית. הסיבה לכך היא שמשטח הלבנה מומס, יוצר שלב זכוכית חדש המכיל יותר SiO2. הצמיגות של שלב זכוכית זה גבוהה יחסית, מה שלא רק חוסם את הנקבוביות, אלא גם מעכב את הדיפוזיה והנדידה של יוני מתכת אלקלי לשכבה הפנימית של הלבנה, ומונע מהלבנה שחיקה נוספת. רק כאשר הלהבה מותזת לראש הקשת, גורמת להתחממות יתר מקומית, ונשלפת שלב הזכוכית על פני הלבנה, הלבנה נשחקת עוד יותר.

 

silica refractory bricks

לאחר שחיקה, פני השטח של לבני סיליקה קשתות גדולות לבנים וחלקים, והשכבה המטמורפית ברורה מאוד. בנוסף לגבישי SiO2, אין גבישים נוספים בשכבה המטמורפית. עם הדיפוזיה והפלישה של Na2O, יש לו השפעת מינרליזציה טובה על הצמיחה של טרידימיט. לכן, באזור השינוי של חומרים עקשן סיליקטיים, התגבשות מחדש של טרידימיט תופסת עמדה חשובה מאוד. יתרה מכך, טרידימיט נמצא במגע עם שלב הזכוכית במשך זמן רב, ויכול גם לצמוח לעמוד צינורי בשלב הזכוכית החדש שנוצר במהלך תגובת ההחלפה. המשטח הפנימי של לבני האש מסיליקון ליד אזור הטמפרטורה הגבוה ביותר הוא קריסטל קריסטובליט. הטמפרטורה של הטרנספורמציה של טרידימיט לטרידימיט היא תיאורטית 1470 מעלות, אך ניתן להפחית את טמפרטורת הטרנספורמציה ל-1260 מעלות כאשר R2O מתקיים במקביל. קוורץ מתחיל להפוך לטרידימיט ב-870 מעלות, וניתן להסיק מהשינוי הזה את הטמפרטורה במיקום זה. בין אם מדובר בגיבוש מחדש או בטרנספורמציה רב גבישית, היא תחליש את מוצקות הקשר בין חלקיקים בגוף הלבנים, ואף עלולה להיהרס עקב התפשטות והתכווצות לא אחידה, וכתוצאה מכך לקילוף רופף.

לאחר שלבני הסיליקה באזור הטמפרטורות הגבוהות של בריכת ההיתוך של תנור הבריכה הם קורוזיה, הם מחולקים בבירור למספר שכבות: שכבה דקה מאוד של זכוכית בעלת צמיגות גבוהה על פני השטח; מאחוריו גבישי קריסטובליט לבנים וצפופים; מאחוריו שכבת קריסטל קריסטובליט ירוקה בהירה, שהיא ירוקה בהירה בשל התוכן הגבוה של FeO; מאחוריה שכבת סינון אפורה, שבה תכולת הטרידימיט גבוהה מזו של הלבנה המקורית, ותכולת הקריסטובליט נמוכה יותר; הפנימית ביותר היא שכבת הוקרה צהובה בהירה ללא שינוי.

ללבנת הסיליקה יש עמידות לקורוזיה לקויה לשלב נוזלי R2O. השלב הנוזלי R2O שוחק תחילה את החוליה החלשה של הקלסר בלבנה, וגורם לאובדן של הקלסר ולהתרופפות המאגר. אם הכבשן בנוי או אפוי בצורה לא תקינה, לבנייה מסיליקה יש חיבורי לבנים קטנים, ושלב הגז R2O בגז הכבשן ייכנס למפרקי הלבנים. בשל הטמפרטורה הנמוכה בתוך מפרקי הלבנים, גז R2O יתעבה לנוזל בסביבות 1400 מעלות. נוזל R2O (תחמוצת מתכת אלקלית) זה בריכוז גבוה ישחק במהירות את לבני האש סיליקה וייצור חורים. בשלב זה, אם יש אוורור וקירור, זה יאיץ את העיבוי של גז R2O, ובכך יאיץ את השחיקה ויגרום נזק חמור ללבני עקשן סיליקה.

בדרך כלל החלק השחיקה הקשה ביותר של לבני האש סיליקה הוא 1/3 עד 1/2 מהחלק העליון שלה, שם הגז התעבה והטמפרטורה גבוהה יחסית, כך שהשחיקה היא החמורה ביותר. לאחר שחיקת לבנת הסיליקה, למרות שהפער בחלק העליון קטן, לעתים קרובות יש חלל גדול מעט מתחתיה.

לכן, מחד גיסא, בניית לבני סיליקה דורשת צמצום חיבורי לבנים, לרבות שימוש בלבני קשת גדולות; מצד שני, כאשר טמפרטורת הכבשן אינה עולה על 1600 מעלות, השימוש בבידוד העליון של הקשת יכול למנוע מ-R2O להתעבות במפרקי הלבנים, ובכך להפחית את השחיקה. לכן, בידוד לבני קשת גדול יכול לא רק לחסוך בדלק, אלא גם להגן על החלק העליון של הקשת ולהאריך את חיי השירות שלו.

שלח החקירה

whatsapp

טלפון

דוא

חקירה