Физический механизм образования огнеупорного кирпича АЗС и образования пузырьков
расплавленныйКирпич АЗСсодержит внутри много пор, причем внутренняя часть этих пор заполнена газом. Состав газа примерно такой же, как у воздуха, то есть в основном состоит из азота, кислорода и небольшого количества углекислого газа. По мере увеличения времени контакта между кирпичами AZS и стеклянной жидкостью из-за эрозии поверхности кирпича внутренние пустоты будут обнажаться, и одновременно с этим будет выделяться газ, находящийся внутри, с образованием пузырьков.
Химический механизм образования огнеупоров AZS и пузырьков.
Расплавленный огнеупор AZS содержит примесные элементы, которые могут окисляться с образованием газа, такие как углерод, сера, карбид циркония, нитрид, оксид азота и т. д. Когда огнеупорный кирпич AZS нагревается до температуры выше 1400 градусов, эти примесные элементы подвергаются реакции окисления. с образованием соответствующих азота, оксида углерода, диоксида углерода, диоксида серы и других газов.
Когда расплавленный кирпич AZS охлаждается и снова нагревается, в точке контакта между стекложидкостью и расплавленным кирпичом AZS обычно образуются пузырьки кислорода и вторичные пузырьки. Это связано с тем, что в целом литые кирпичи АЗС содержат небольшое количество (<0.3% (mass fraction)) of variable valence elements, such as iron (Fe, Fe) or titanium (Ti, Ti). These variable valence elements can change their valence state with the change of temperature, thereby completing the role of absorbing or releasing oxygen.
При понижении температуры уравнение реакции движется в положительном направлении, что способствует образованию Fe3+. При повышении температуры уравнение реакции идет в противоположном направлении (обратная реакция), что способствует образованию О2.
Другой причиной образования кислорода является электрохимическая реакция между стекломассой и огнеупорным кирпичом АЗС, или «дистанционная» электрохимическая реакция, когда стекломасса и огнеупоры АЗС не контактируют. За перенос электронов отвечают ионы щелочных или щелочноземельных металлов. В этой аккумуляторной реакции ионы кислорода (O2-) в расплаве стекла окисляются до кислорода (O2).
Расплав стекла контактирует с отлитым кирпичом АЗС. Концентрация ионов щелочных или щелочноземельных металлов в стекломассе значительно больше, чем в огнеупоре. Кроме того, из-за проникновения стеклофазы ионы металла Mn+ будут диффундировать в огнеупор. В результате он нейтрализует электроны, диффундирующие в огнеупорный материал AZS, сохраняя электрическую нейтральность.
