從燃燒器上取一塊由外到內(nèi)完整的襯體澆注料作為試樣，將殘襯試樣根據(jù)不同顏色從外到內(nèi)分為4層，如圖1所示。采用X射線衍射儀分析各層的物相組成，采用X射線熒光光譜儀分析各層的化學(xué)組成。
一：結(jié)果與分析
1.1外觀
從試樣截面可以看出，1層呈現(xiàn)淡黃色，有明顯的熔蝕現(xiàn)象，說明澆注料表面產(chǎn)生了液相；2 層呈現(xiàn)白色，結(jié)構(gòu)最為疏松，澆注料已經(jīng)完全變質(zhì)，基本上都是堿鹽的結(jié)晶堆積；3層呈現(xiàn)淡黑色，結(jié)構(gòu)致密，可以看到澆注料組分中的骨料顆粒；4 層呈現(xiàn)灰色，結(jié)構(gòu)致密，未發(fā)現(xiàn)結(jié)晶物質(zhì)，可以清楚看到澆注料的基質(zhì)部分和骨料顆粒。
1.2物相組成
襯體澆注料試樣的 XRD 圖譜見圖 2。從圖中可以看出，1 層的主要物相是鈣長(zhǎng)石（CAS2 ）、硅灰石（C2 S）和鉀長(zhǎng)石（KAS6）。硅灰石（C2 S）是由水泥熟料在燃燒器襯體澆注料表面的黏附所致；鈣長(zhǎng)石（CAS2 ）可能是由于水泥熟料中的含鈣物質(zhì)滲透進(jìn)襯體澆注料中，與澆注料基質(zhì)部分發(fā)生反應(yīng)生成：鉀長(zhǎng)石（KAS6）可能是原燃材料中的堿性物質(zhì)在高溫煅燒過程中揮發(fā)出含 K 的氣相物質(zhì)，與燃燒器澆注料相遇后，在其表面凝聚沉積，并與澆注料的基質(zhì)在高溫下反應(yīng)生成。CAS2 和 KAS6 兩種礦物均為低熔點(diǎn)物，高溫熔融產(chǎn)生液相，造成襯體表面的熔蝕，降低了澆注料的表面強(qiáng)度從而加速其磨損。在1層礦物組成中未發(fā)現(xiàn) SiC，說明該層 SiC 在高溫下發(fā)生了氧化。
2層的主要物相是剛玉（Al2O3 ）、SiC、白榴石相（KAS4）和鉀剛玉（KAlO2）。白榴石相（KAS4）的產(chǎn)生是由于原燃材料中的K高溫狀態(tài)下與澆注料中的α-Al2O3 和硅微粉發(fā)生如下反應(yīng)：
Al2O3 ＋ K2O ＋ 4SiO2 →2KAlSi2O6 。（1）
鉀剛玉（KAlO2）的產(chǎn)生是由于進(jìn)入澆注料內(nèi)部的K與澆注料基質(zhì)中的Al2O3發(fā)生如下反應(yīng)：
K2O＋Al2O3 →2KAlO2。（2）
KAS4的產(chǎn)生導(dǎo)致體積膨脹29％，KAlO2的產(chǎn)生導(dǎo)致27. 8％的體積膨脹。因此KAS4和KAlO2 的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致襯體結(jié)構(gòu)的破壞，致使襯體澆注料損毀。2層中存在SiC這是因?yàn)?層中的SiC 氧化之后，在襯體表面形成了一層SiO2薄膜，從而阻止內(nèi)部的SiC氧化。SiO2薄膜也能阻止堿蒸氣進(jìn)入澆注料內(nèi)部，但在2層中也發(fā)現(xiàn)了堿金屬的存在。可能是由于燃燒器所處位置在窯頭罩的空間之中，襯體澆注料長(zhǎng)時(shí)間受到夾雜著飛砂料的高溫二次風(fēng)的沖刷，損壞了襯體表面的SiO2薄膜，導(dǎo)致堿蒸氣得以進(jìn)入澆注料內(nèi)部形成連續(xù)的侵蝕。3、4 層中主要物相是Al2O3和SiC這與Al2O3－SiC系列澆注料的物相組成相符，說明3、4 層未受到堿鹽的侵蝕
1.3 化學(xué)組成
襯體澆注料各分析層的化學(xué)組成見表1。從表1中可以看出，1層、2層中含有大量的K鹽和 Na 鹽，Al2O3和SiO2含量明顯低于正常值，說明該處已經(jīng)被堿性物質(zhì)嚴(yán)重蝕損。
1層中CaO的含量明顯高于正常值，其來源可能是水泥熟料，燃燒器襯體澆注料的表層在K、Na鹽等物質(zhì)的作用下，高溫產(chǎn)生液相，水泥熟料飛砂粘附在澆注料表面。由1層到3層，Na2O的含量顯著降低，而在3層中仍有相當(dāng)數(shù)量的K2O存在，可能是K的滲透能力強(qiáng)于Na的。在2層中，K2O的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Na2O的含量，由此推斷對(duì)澆注料內(nèi)部基質(zhì)進(jìn)行化學(xué)侵蝕并產(chǎn)生破壞作用的主要是K鹽：一方面，滲透進(jìn)入澆注料內(nèi)部的K鹽與基質(zhì)反應(yīng)生成
KAlO2和KAS4 等新的化合物產(chǎn)生了體積膨脹，改變了基質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致澆注料的損傷；另一方面，K鹽滲透進(jìn)入澆注料基質(zhì)后，在溫度降低的過程中逐漸冷卻沉積，由于它的體積密度較低，沉積后會(huì)產(chǎn)生體積膨脹，從而導(dǎo)致澆注料基質(zhì)損傷；而且它的力學(xué)性質(zhì)與原基質(zhì)截然不同，溫度波動(dòng)時(shí)，在熱應(yīng)力的作用下，可能會(huì)發(fā)生斷裂或由于體積變化而導(dǎo)致澆注料基質(zhì)損傷。表1中所示的Fe2O3、Na2O、MgO 等其他氧化物，在XRD 物相分析中未發(fā)現(xiàn)相關(guān)礦物，說明它們以玻璃相形式存在于澆注料中。
二 ：結(jié)論
（1）燃燒器襯體澆注料的外表面由于產(chǎn)生了低熔點(diǎn)的鈣長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石，在高溫下會(huì)產(chǎn)生液相，降低了澆注料的表面強(qiáng)度，造成澆注料的熔蝕損壞。
（2）高溫二次風(fēng)的沖刷損壞了澆注料表層由SiC氧化所形成的 SiO2 薄膜，導(dǎo)致堿鹽得以進(jìn)入澆注料內(nèi)部形成連續(xù)的侵蝕。
（3）燃燒器的化學(xué)侵蝕主要來自 K 鹽：一方面是 滲透進(jìn)入澆注料內(nèi)部的 K 鹽與基質(zhì)反應(yīng)生成新的化合物，破壞澆注料基質(zhì)組成；另一方面是由于鉀鹽的自身密度差異，在澆注料基質(zhì)內(nèi)沉積冷卻后產(chǎn)生體積膨脹。二者綜合作用導(dǎo)致澆注料襯體損壞。