全氧燃燒玻璃窯爐由于其節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)成為一種發(fā)展趨勢(shì)，然而伴隨著這項(xiàng)燃燒技術(shù)，窯爐氣氛中高濃度NaOH造成了對(duì)大碹及上部結(jié)構(gòu)耐火材料的加速侵蝕。本文重點(diǎn)分析無(wú)鈣硅磚應(yīng)用于全氧爐中的性能效果。
硅磚材料被普遍應(yīng)用于玻璃工業(yè)。在溫度＞1470℃ 具有非常好的抗侵蝕性能，且體積密度�。� 約1.8g/cm3） 便于安裝，價(jià)格相對(duì)較低。以上特點(diǎn)使得硅磚成為玻璃窯爐大碹及上部結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)不可缺少的材料。
現(xiàn)代的標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)質(zhì)硅磚含有95~97%的二氧化硅及大約2.5%的CaO，SiO2基質(zhì)是以菱石英及方石英的形態(tài)存在，占硅磚的94%組成。另外余量的SiO2則與CaO結(jié)合形成鈣硅氧化物（CaO·Sio2）結(jié)合相，約有5%的組成。硅磚在窯爐大碹及上部結(jié)構(gòu)使用期間受到玻璃熔池堿蒸氣的侵蝕，如在鈉鈣玻璃熔化過程中產(chǎn)生的堿性物。
鈉鈣硅Na2O-CaO-SiO2的相圖可以解釋硅磚于窯爐氣氛中堿性物的化學(xué)反應(yīng)該過程。忽略磚的雜質(zhì)不談，標(biāo)準(zhǔn)磚的成份可以在高溫應(yīng)用環(huán)境下，鈣硅氧化物熔解并最先形成SiO2，CaO及Na2O的流淌物，成份在相圖內(nèi)1350℃溫度下，不同的鈉含量平衡組分別向三元系統(tǒng)Na2O方向移動(dòng)。在1400℃，1500℃，1600℃下完全熔化時(shí)的硅磚形成+Na2O的組份。由于鈣硅氧化物的溶解，熱端面的CaO成份含量較低0.7%，一部分富含SiO2，CaO及Na2O的熔解物流淌掉入玻璃熔池，而另一部分熔解物會(huì)向磚的冷端方向滲入，造成磚樣中心位置CaO含量達(dá)到3.5%，較冷端位置2.5%偏高，眾所周知標(biāo)準(zhǔn)硅磚的CaO成份含量是2.5%，此時(shí)可以看到流淌物從磚的熱面向冷面進(jìn)行遷徙滲入，所有被分析樣品中主要的礦相是方石英，表明在硅磚使用期間其溫度均超過了1470℃。
如上描述，在全氧玻璃窯爐中標(biāo)準(zhǔn)硅磚被侵蝕的機(jī)理主要源于堿蒸氣引起鈣硅氧化物在硅磚結(jié)合相中的熔解，熔解物進(jìn)一步對(duì)SiO2的侵蝕熔解。針對(duì)這一機(jī)理，對(duì)硅磚的結(jié)合相進(jìn)行改變，去除鈣硅氧化物相這一薄弱點(diǎn)，發(fā)展了無(wú)鈣硅磚。
無(wú)鈣硅磚的生產(chǎn)工藝特性，使得硅磚組分不含氧化鈣，大大提高了抗堿侵蝕性能，抗堿實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見：
①無(wú)鈣硅磚在高溫下與碳酸鈉反應(yīng)生成玻璃相，冷卻后玻璃還留存在試樣的孔內(nèi)，沒有明顯的滲透擴(kuò)散，也沒有明顯的侵蝕發(fā)生，磚體表面完整，僅有及少量的方石英析晶。
在高溫下純堿與無(wú)鈣硅磚的反應(yīng)可以用化學(xué)反應(yīng)式：SiO2+NaCO3=Na2SiO3+CO2↑來(lái)表示。
②普通硅磚的孔內(nèi)已經(jīng)發(fā)生嚴(yán)重侵蝕，大量基質(zhì)被蝕損，硅質(zhì)大顆粒裸露。堿性物質(zhì)通過氣孔擴(kuò)散滲透，形成明顯的變質(zhì)層。由于普通硅磚中的氧化鈣等低融物的存在，在高溫下與純堿NaCO3發(fā)生反應(yīng)，生成的液相滲透金磚的內(nèi)部形成變質(zhì)層。在高溫下純堿與普通含鈣硅磚的反應(yīng)可以參考下反應(yīng)式：CaO+SiO2+Na2Co3=Na2O-CaO-SiO2-Phase玻璃相+CO2↑
無(wú)鈣硅磚在顯微鏡下呈現(xiàn)石英玻璃相和方石英相，石英玻璃相的作用使無(wú)鈣硅磚具有耐高溫抗侵蝕等性能，而方石英相彌補(bǔ)了石英玻璃相的析晶問題使得，無(wú)鈣硅磚具有高荷軟低蠕變性能，從而無(wú)鈣硅磚得以長(zhǎng)期穩(wěn)定使用。