低碳化硅浇注料

长时期以来，人们普遍认为耐火浇注料内SiC的含量越高，抗碱结皮性能越强，其对应关系大体情况见表4-49
表4-49 SiC含量与抗结皮性的大体对应关系

按照上述要求，烧成系统温度较高且碱等有害元素侵蚀以及熟料磨蚀较重的部位，如篦冷机进料口，所配置的SiC含量高达60%-70%，在生产过程中，除了具备耐磨蚀的优点外，还存在着价格过高和热导率过大等缺陷，此外还发现SiC的含量与抗碱性并不呈线性关系。如何保持较强的抗碱性而尽量降低SiC的含量成为耐火材料公司研究的课题。通过研究，发现耐火浇注料和耐火砖相比，具有如下特点：先是孔隙率较高，养护烘干及生产使用后，孔隙率增至18%-25%。另一个特点是孔隙尺寸小，低水泥耐火浇注料的孔隙为0.5-1.5um，而耐火砖的孔隙尺寸为上述数据的3-5倍。也就是说，低水泥SiC耐火浇注料具有孔隙率高和孔隙尺寸小的特点。
分析SiC耐火浇注料抗结皮的主要效应是耐火浇注料内的SiC，在高温的状况下，SiC氧化和水蒸气作用，产生SiO2的抗碱结皮，其反应方程式为：
2SiC+3O2→2SiO2+2CO                           （4-21）
SiC+2H2O→SiO+CO+2H2                           （4-22）
反应产生的CO、H2经微细的孔隙逸出，其过程如图4-32所示。所生成的SiO2,若遇到碱性元素K+、Na+与之作用，加快此氧化过程，在此过程中，氧化速率增加10倍以上。
SiO2可将结皮物质硫灰硅钙石中的成分破坏，使其生成C2S，与易结皮的硫灰硅钙石作用，生成K2SO4阻碍了结皮。
砖内的SiC含量越高，则耐火浇注料衬体表面的黏性层越黏，阻止了气体从微细孔径逸出，减缓了抗碱的SiO2的生成，并不有利于抗碱侵蚀。
上述情况表明，SiC含量并不是越高越抗结皮，水泥熟料生产过程中，在满足各部位抗结皮需求的前提下尽量降低SiC的含量。
国外的研究单位为减少SiC的含量，对SiC≤7%和SiC≥30%含量的耐火浇注料在不同含量的Cl2、SO3及不同温度下进行测试，其结果大致为：SiC≤7%和SiC≥30%两种耐火浇注料在1200℃的高温条件下，均具有较好的抗结皮性能，SiC≤7%较SiC≥30%抗Cl2结皮性能强些。
通过上述实验，证实此类耐火浇注料中，SiC含量在5%-15%时具有优良的抗碱结皮和抗磨蚀性能，氧化敏感性低些。
若在SiC耐火浇注料内，增加一些ZrSiO4可使浇注料内的微裂纹增加，有助于增加衬体强度和氧化/微细孔隙效率。
按照上述机理，Calderys耐火材料公司率先开发了SiC＜10%及SiC＜10%、Zr2O3＜10%的两种大工况温度超过1600℃的耐火浇注料，适用于预热器、分解炉系统的分解炉、上升烟道、进料室部位，以及窑尾进料锥体、窑门罩、冷却机热端等高温部位。与传统的SiC高含量耐火浇注料相比，先是价格便宜，其次是热导率下降，降低了与硅酸钙板界面的温度，相应减缓了硅酸钙板对工况温度的需求，也减少了筒体散热损失，见表4-50。
表4-50 Calderys耐火材料公司低SiC含量耐火浇注料性能及使用部位

注：×表示断裂模数，×越多则使用量越大。
随着技术的进展，是否会出现类似SiO2浸渍高铝砖性能的抗结皮耐火浇注料产品，有待进一步实践。