Korrosion schmelzgegossener Korund-Baddeleyit-Steine durch Reduktion. Teil II: Laboruntersuchungen über den Einfluß reduzierender Bedingungen

Abstract

Proben von Korund-Baddeleyit-Steinen wurden für Laborversuche in Graphit eingebettet und unter stark reduzierenden Bedingungen erhitzt. Bei allen Proben traten Gewichtsverluste auf, die mit der Glühtemperatur und der Dauer der Wärmebehandlung zunahmen. Bei den unter Oxidationsbedingungen hergestellten, schmelzgegossenen Steinen waren diese Gewichtsverluste größer als bei denjenigen Steinen, die nach dem reduzierenden Schmelzverfahren hergestellt worden waren. Die chemische Analyse der geglühten Proben ergab eine Abnahme an SiO₂, Na₂O und teilweise auch an Al₂O₃ sowie eine relative Zunahme des ZrO₂-Gehaltes. In allen Proben konnte eine ausgeprägte Kristallisation von Mullit in der Glasphase beobachtet werden, wobei der Anteil der Glasphase stark abnahm. An Hand chemischer Analysen wurden Stoffbilanzen aufgestellt. Sie zeigten, daß die Gewichtsverluste des feuerfesten Materials durch die Verdampfung von SiO₂, Al₂O₃ und Na₂O hervorgerufen werden. Der ZrO₂-Gehalt bleibt unverändert. Aus den Stoffbilanzen, die an Proben aus den korrodierten Brennereinfassungen ermittelt wurden, geht hervor, daß der Korrosionsmechanismus an diesen Stellen der gleiche ist wie bei den Laborversuchen, d. h. eine Reduktionskorrosion. Bei dieser Korrosion wird SiO₂ zum flüchtigen SiO reduziert, Na₂O verdampft und wahrscheinlich werden auch flüchtige Aluminiumsuboxide gebildet. Die Reduktionsatmosphäre tritt in der Praxis auf Grund falsch eingestellter Gas-Luft-Mischungsverhältnisse auf. Corrosion by reduction of fusion cast corundum-baddeleyite refractories. Part II: Laboratory investigation of the influence of reducing conditions Samples of corundum-baddelevite blocks were embedded in graphite and heated under strongly reducing conditions. All samples lost weight, which loss increased with temperature and duration of heating. The loss was greater for samples manufactured under oxidizing conditions than for those made under reducing conditions. Chemical analysis of the ignited samples showed decreases in SiO₂, Na₂O and, to some extent, Al₂O₃ contents whilst ZrO₂ increased. In all samples there was a notable crystallization of mullite from the glassy phase and a marked decrease in the proportion of glassy phase. Mass balances were set up from results of chemical analyses. These showed that the weight loss was due to evaporation of SiO₂, Al₂O₃ and Na₂O whilst the ZrO₂ content remained unchanged. Mass balances for corroded burner blocks showed that the corrosion mechanism there was the same as in the laboratory experiments and involved reduction of SiO₂, to volatile SiO, loss of Na₂O and also of aluminium sub-oxides. The reducing conditions are produced in practice by poor gas-air mixing. Corrosion par reduction des blocs de corindon-baddeleyite coulés par fusion. IIe partie: Etude en laboratoire de l'influence de conditions réductrices Pour les essais en laboratoire, des échantillons de réfractaires de corindon-baddeleyite sont enrobés de graphite et chauffés en atmosphère fortement réductrice. Dans tous les échantillons, on observe des pertes de poids, qui augmentent avec la température de chauffage et avec la durée du traite-ment thermique. Ces pertes de poids sont plus importantes pour les réfractaires coulés par fusion dans des conditions oxydantes que pour ceux produits en atmosphère réductrice. L'analyse chimique des échantillons recuits révèle des pertes en SiO₂, Na₂O et partiellement en Al₂O₃ de même qu'une augmentation relative de la teneur en ZrO₂ Dans tous les échantillons, on peut observer une cristallisation très nette de la mullite dans la phase vitreuse, ce qui réduit fortement la proportion de cette phase vitreuse. Des bilans de matières sont établis sur base d'analyses chimiques. Ils montrent que les pertes de poids du réfractaire sont dues à la volatilisation de SiO₂, Al₂O₃ et Na₂O La teneur en ZrO₂ ne varie pas. Des bilans de matières établis sur des échantillons provenant des colliers de brüleurs corrodés il ressort que le mécanisme de corrosion à ces endroits est le même que celui observé lors des essais en laboratoire : il s'agit d'une corrosion par reduction, au cours de laquelle SiO₂, est réduit en SiO volatil, Na₂O s'évapore et ils se forment vraisemblablement aussi des sous-oxydes d'aluminium vola-tils. L'atmosphère réductrice est due, dans la pratique, à un réglage défectueux du mélange gaz/air.