會侵蝕陶瓷纖維的化學(xué)物質(zhì)

　　會侵蝕陶瓷纖維的化學(xué)物質(zhì)

　　對陶瓷纖維具有侵蝕作用的幾種化學(xué)物質(zhì)包括:氟、氟化物、釩及其他重金屬、磷酸、強(qiáng)堿等。

　　(1)氟和氟化物。毫無疑問，氟對陶瓷纖維的腐蝕性最強(qiáng)。在100℃以下，氟和水與陶瓷纖維的反應(yīng)將對纖維結(jié)構(gòu)產(chǎn)生極大的破壞。即便是在較低的濃度下，氫氟酸也會首先與氧化鋁反應(yīng)，形成AIF,和AIF₃，H₂0,導(dǎo)致纖維結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞。氫氟酸最容易與SiO₂反應(yīng)。在較低的溫度下(980℃以下)，富氟的環(huán)境有可能促使低溫重結(jié)晶，進(jìn)而導(dǎo)致纖維結(jié)構(gòu)的輕微破壞。在出現(xiàn)大量重結(jié)晶的溫度下，氟有可能在纖維表面形成反應(yīng)物，從而引起纖維結(jié)構(gòu)的變化并在纖維的表面明顯形成一個薄的硬殼層。氟與所有的硅酸鋁材料反應(yīng)，包括與莫來石反應(yīng)。在與氟反應(yīng)后，反應(yīng)物常常氣化，使得陶瓷纖維損毀的原因很難確定。

　　(2)釩與其他重金屬。劣質(zhì)燃油中存在的釩和其他重金屬在燃燒時會侵蝕陶瓷纖維。這種腐蝕物質(zhì)來自于五氧化二釩(V₂0₃)，這種物質(zhì)在常溫下是固體，但在約690℃時熔化。這種液體渣吸附于纖維的孔隙結(jié)構(gòu)中并與纖維中的硅酸鋁產(chǎn)生反應(yīng)。反應(yīng)過后，在纖維襯的熱面將形成一硬化殼。一段時間以后，硬化殼會從纖維毯的未反應(yīng)纖維層上脫落，化學(xué)反應(yīng)會繼續(xù)在暴露的新鮮纖維表面上進(jìn)行。反應(yīng)速率取決于以下因素，如:重金屬濃度、時間，材料的氣孔率以及溫度。并沒有一個界定反應(yīng)產(chǎn)生與否的明確的濃度界線。通常，是長時間較高的重金屬濃度使得耐火材料的壽命縮短。五氧化二釩在溫度高于690℃時會與纖維發(fā)生反應(yīng)，但反應(yīng)速度受以上因素的影響。隨著化學(xué)反應(yīng)的不斷進(jìn)行，定期更換熱面材料是有必要的。特別要注意的是，五氧化二釩對纖維造成侵蝕，但以堿性化合物存在的釩會在很低的溫度下形成更高腐蝕性的渣，導(dǎo)致陶瓷纖維更快降級。通常情況下，重金屬含量高的燃料也同時含堿。

　　(3)硫和硫酸。陶瓷纖維具有良好的抗硫酸侵蝕能力，但在極少數(shù)情況下也會產(chǎn)生某些微小的化學(xué)反應(yīng)，較典型的反應(yīng)產(chǎn)物為硫酸鋁(Al₂(SiO₄)₃)或硫酸鋁水化物。一般來說，這種反應(yīng)不會造成纖維的損毀。事實上，金屬鉚固件的腐蝕是需要特別關(guān)注的。應(yīng)當(dāng)采用瀝青涂層或不銹鋼膜以保護(hù)金屬鉚固件，或確保金屬鉚固件所處溫度高于硫酸的露點溫度，一般為121~177℃。陶瓷纖維在鐵(Fe) 和硫酸(H₂S0₄) 共存的情況下，會產(chǎn)生氧化鐵-氧化鋁-氧化硅復(fù)合硫酸鹽，這種化合物將會“溶解”鉚固件和爐殼，使鉚固件變成類似灰色巖石狀的物質(zhì)。通常情況下，纖維與硫接觸后會變黃，一般認(rèn)為硫在纖維表面的沉積會對在980℃左右的纖維結(jié)晶過程產(chǎn)生影響。

　　硫與陶瓷纖維的反應(yīng)，一般以不連續(xù)狀分布于纖維襯表面，這種反應(yīng)被認(rèn)為使得纖維表面形成一均勻粉化層，在機(jī)械力（如振動)或氣流沖刷的情況下，導(dǎo)致纖維襯熱面爐襯材料的脫落。這些從熱面逐漸損失的材料將使得新表面暴露出來，新的表面很容易被進(jìn)一步侵蝕，從而使前述反應(yīng)過程自我重復(fù)。只有在長時間使用后，這些反應(yīng)才會對爐襯整體產(chǎn)生實質(zhì)性破壞。對于層鋪結(jié)構(gòu)的纖維襯來說，定期更換處于熱面的纖維毯可能是必須的。如采用的是纖維組件，則可考慮在纖維表面噴一層陶瓷涂層材料。

　　(4)堿侵蝕。堿對陶瓷纖維的侵蝕被認(rèn)為主要取決于時間和溫度兩個因素。堿金屬與纖維反應(yīng)形成低熔化合物使纖維產(chǎn)生收縮或燒結(jié)，最終導(dǎo)致纖維襯的損毀?；瘜W(xué)物質(zhì)如V₂0₃、SO₃等的存在會加快這種損毀行為，更早地導(dǎo)致爐襯損壞。堿侵蝕一般出現(xiàn)在纖維襯的熱表面，反應(yīng)后形成硬殼或“渣”層。隨著反應(yīng)的深入，纖維表層被破壞而失去作用，新的表面暴露后又開始承受持續(xù)的化學(xué)侵蝕。

　　(5)其他酸侵蝕。陶瓷纖維一般被認(rèn)為對鹽酸(HCl)、醋酸(CH₃COOH)和硝酸具有良好的抵抗性能，低溫下能抵抗磷酸的侵蝕。然而，當(dāng)高溫下磷酸鋁形成時，纖維會產(chǎn)生明顯的收縮。在溫度高于540℃的情況下，盡量避免陶瓷纖維與磷酸接觸。

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