AZS耐火煉瓦と気泡生成の物理メカニズム
溶けたAZSレンガ内部にはたくさんの細孔があり、その細孔の中はガスで満たされています。気体の組成は空気とほぼ同じで、主に窒素、酸素、少量の炭酸ガスから構成されています。 AZS煉瓦とガラス液の接触時間が長くなると、煉瓦表面の浸食により内部の空隙が露出し、同時に内部に充満していたガスが放出されて気泡が形成されます。
AZS耐火物と気泡生成の化学メカニズム
溶融したAZS耐火物には、炭素、硫黄、炭化ジルコニウム、窒化物、窒素酸化物など、酸化されてガスを形成する可能性のある不純物元素が含まれています。AZS耐火レンガが1400度以上に加熱されると、これらの不純物元素は酸化反応を起こします。対応する窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、二酸化硫黄、その他のガスを生成します。
溶融したAZS煉瓦を冷却し、再度加熱すると、一般にガラス液と溶融したAZS煉瓦との接触点で酸素泡や二次気泡が発生する。これは、一般に鋳造された AZS レンガには少量の (<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.
温度が低下すると、反応方程式は正の方向に進み、Fe3+ の生成が促進されます。温度が上昇すると、反応方程式は逆方向に進行し (逆反応)、O2 の生成が促進されます。
酸素が発生するもう 1 つの理由は、ガラス溶融物と AZS 耐火レンガの間の電気化学反応、またはガラス溶融物と AZS 耐火物が接触していないときの「遠隔」電気化学反応です。アルカリ金属またはアルカリ土類金属イオンは電子の移動に関与します。この電池反応では、ガラス融液中の酸素イオン (O2-) が酸素 (O2) に酸化されます。
ガラス溶融物は鋳造されたAZSレンガと接触しています。ガラス溶融物中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属イオンの濃度は、耐火物中の濃度よりもはるかに高くなります。さらに、ガラス相の浸透により、これらの金属イオン Mn+ は耐火物内に拡散します。その結果、AZS 耐火材料内に拡散した電子が中和され、電気的中性が維持されます。
