In generale, i mattoni ad alto contenuto di alluminio non dovrebbero essere utilizzati nei forni ad atmosfera alcalina. Poiché l'ambiente alcalino e acido contiene anche cloro, questo penetrerà negli strati più profondi dei mattoni ad alto contenuto di allumina in modo graduale, causando il collasso del mattone refrattario.
Il mattone ad alto contenuto di alluminio, dopo l'erosione causata dall'atmosfera alcalina, presenta crepe orizzontali. L'erosione è dovuta alla presenza di residui di combustione, gas di scarico e componenti alcalini presenti in altri prodotti. Questi componenti reagiscono con la fase vetrosa e la mullite presenti nel mattone ad alto contenuto di alluminio.
Sulla superficie appariranno mattoni ad alto contenuto di alluminio corrosi da alcali. I composti del gas in combustione genereranno anche nitrati, che si depositeranno negli interstizi dei mattoni ad alto contenuto di alluminio; la reazione dei ghiacciai generati formerà una nuova fase complessa. Quando i nitrili privi di acqua entrano in contatto con il vagram generato, si verificherà una reazione di antivaporizzazione, che causerà la rottura o il distacco del mattone ad alto contenuto di alluminio. Inoltre, la corrosione termica è molto grave anche per la corrosione dei mattoni refrattari. A causa dell'erosione del quarzo Fang, Skywine e della silice cristallina di quarzo, l'uso di piastrelle refrattarie sarà più problematico rispetto a quello di piastrelle fredde.
Il danno al biossido di silicio nei mattoni è molto grave. La silice si dissolve nella fase liquida del mattone ad alto contenuto di alluminio. La fusione del nitrato di potassio e delle pietre di silicio a basso punto di fusione forma una grande quantità di fase liquida. Maggiore è il contenuto di silice nel mattone, maggiore è la quantità di fase liquida. Un eccesso di fase liquida deforma i mattoni ad alto contenuto di alluminio. Anche il silicio danneggia i mattoni. Poiché la silice libera viene consumata, la fase di Mo Lai Shi si erode. Successivamente, la reazione del nitrato di potassio e della pietra di mullite può causare un'espansione distruttiva del mattone ad alto contenuto di alluminio.
I mattoni ad alto contenuto di alluminio presentano un'eccellente resistenza alle alte temperature e all'abrasione. Sono ampiamente utilizzati nel rivestimento di vari forni industriali, come altiforni, forni ad aria calda e forni rotativi. Tuttavia, l'impiego di mattoni ad alto contenuto di allumina nei forni industriali ad atmosfera alcalina è limitato.
Le proprietà chimiche dei mattoni ad alto contenuto di allumina li rendono resistenti agli effetti degli ambienti acidi. Tuttavia, in un ambiente fortemente alcalino, come ad esempio nei forni per cemento o nelle fornaci per vetro, i mattoni ad alto contenuto di alluminio reagiscono con gli ossidi di metalli alcalini, provocandone la fessurazione e la disgregazione. La reazione tra i mattoni di Al2O3 e gli ossidi di metalli alcalini porta solitamente alla formazione di un gel di alluminosilicato alcalino, che ha un basso punto di fusione e può facilmente fluire attraverso le fessure.
Per risolvere questo problema, sono state applicate diverse strategie per migliorare la resistenza dei mattoni ad alto contenuto di alluminio agli ambienti alcalini. Una soluzione consiste nell'aggiungere magnesia o spinello ai mattoni ad alto contenuto di allumina. La magnesia o lo spinello reagiranno con gli ossidi dei metalli alcalini formando fasi di spinello stabili, che possono aumentare la resistenza dei mattoni di Al2O3 alle fessurazioni causate dalla reazione alcalina. Un'altra soluzione è quella di applicare un rivestimento protettivo sulla superficie dei mattoni ad alto contenuto di allumina per impedire il contatto diretto con l'ambiente alcalino.
In sintesi, i mattoni ad alto contenuto di alluminio hanno un'applicabilità limitata nel rivestimento di forni industriali in atmosfera alcalina. Per migliorare la resistenza dei mattoni di Al2O3 in ambienti alcalini, è necessario aggiungere determinati minerali o rivestimenti per evitare reazioni dannose con gli ossidi dei metalli alcalini. È fondamentale selezionare il materiale giusto per il rivestimento dei forni industriali al fine di ridurre i potenziali rischi e contenere i costi.
Data di pubblicazione: 19 maggio 2023
