珪石レンガ珪素耐火レンガはアルカリ酸化物に対する耐食性が悪く、タンク窯の上部構造によく使用されます。通常、タンク窯の腐食剤は主にR2Oです。大量のR2Oが珪素耐火レンガを腐食すると、このレンガの表面層の融点が急激に低下し、鍾乳石滴が現れます。ただし、通常の操作では鍾乳石腐食は通常発生しません。レンガ表面に接触した後、アルカリ成分がレンガ本体の中央に拡散することもあります。ただし、その拡散深さは粘土耐火物よりもはるかに浅いです。この変質の初期段階では、R2Oが表面から珪素レンガを溶解し、細孔を通ってレンガ本体に浸透し、表面に非常に薄い低融点の変成遷移層を形成するだけで、珪素耐火レンガのさらなる腐食を軽減します。このとき、レンガ本体の外層のアルカリ成分は高く、内層からアルカリ成分の濃度が急激に低下します。
これは、シリカレンガの表面が溶解し、より多くのSiO2を含む新しいガラス相が生成されるためです。このガラス相の粘度は比較的高く、気孔を塞ぐだけでなく、アルカリ金属イオンのレンガの内層への拡散と移動を妨げ、レンガのさらなる侵食を防ぎます。炎がアーチの上部に噴射され、局所的な過熱を引き起こし、レンガの表面のガラス相が取り除かれた場合にのみ、レンガはさらに侵食されます。
侵食された後、大アーチ珪石レンガの表面は白く滑らかで、変成層が非常に明らかです。変成層にはSiQ2結晶以外に他の結晶はありません。Na2Oの拡散と侵入により、トリジマイトの成長に優れた鉱化効果があります。そのため、珪質耐火物の変質帯では、トリジマイトの再結晶化が非常に重要な位置を占めています。また、トリジマイトはガラス相と長時間接触しており、置換反応中に生成された新しいガラス相で管状の柱に成長することもできます。最高温度領域に近い珪石レンガの内面はクリストバライト結晶です。トリジマイトがトリジマイトに変化する温度は理論的には1470度ですが、R2Oが共存すると、変化温度を1260度まで下げることができます。石英は870度で三重石に変化し始め、この変化からこの場所の温度を推測することができます。再結晶化であろうと多結晶変化であろうと、レンガ本体の粒子間の結合の堅固さが弱まり、不均一な膨張と収縮によって破壊され、剥がれ落ちる可能性があります。
プール炉溶融プールの高温ゾーンにあるシリカレンガは、腐食された後、いくつかの層に明確に分かれています。表面には高粘度ガラスの非常に薄い層があり、その背後には白くて密なクリストバライト結晶があります。その背後には薄緑色のクリストバライト結晶層があり、これは FeO の含有量が多いため薄緑色です。その背後には灰色の遷移層があり、この遷移層では元のレンガよりもトリジマイト含有量が高く、クリストバライト含有量は少なくなっています。最も内側は淡黄色の未劣化層です。
珪石レンガはR2O液相に対する耐食性が悪い。R2O液相はまずレンガ内の結合剤の弱い部分を侵食し、結合剤の損失と骨材の緩みを引き起こします。炉の建設や焼成が不適切で、珪石レンガの組積造に小さなレンガ目地がある場合、炉ガス中のR2Oガス相がレンガ目地に入ります。レンガ目地内の温度が低いため、R2Oガスは1400度前後で凝縮して液体になります。この高濃度のR2O液はすぐに珪石耐火レンガを侵食して穴を開けます。このとき、換気や冷却があれば、R2Oガスの凝縮が加速され、侵食が加速してレンガに重大な損傷を与えます。
通常、シリカレンガの最も侵食が激しい部分は、その上部の 1/3 から 1/2 で、ガスが凝縮し、温度が比較的高いため、侵食が最も深刻です。シリカレンガが侵食された後、上部の隙間は小さいですが、その少し下に大きな空洞が残っていることがよくあります。
そのため、一方では、珪石レンガ積みでは、大アーチレンガの使用を含め、レンガの継ぎ目を減らす必要があります。他方では、窯の温度が1600度を超えない場合、クラウン断熱材を使用することで、レンガの継ぎ目にR2Oが凝縮するのを防ぎ、浸食を減らすことができます。したがって、大アーチレンガ断熱材は、燃料を節約できるだけでなく、アーチトップを保護し、耐用年数を延ばすことができます。
珪石レンガの大きなアーチから生成される石は、通常の状況ではほとんど見られません。珪石レンガの主成分はSiO2であるため、SiO2は溶融池で容易に溶融して拡散し、ガラス液中で均質化されます。SiO2を多く含むこの透明な塊には石英または石英の結晶が含まれており、肉眼でわずかに黄緑色であることが観察されます。これは、珪石耐火レンガにFe2O3が多く含まれているためです。ただし、高温溶解中に、このレンガが窯の上部で溶融して下方に流れるため、下部の電鋳レンガが珪素の流れに侵食され、ガラス液に入り、耐火石が生成されます。
シリカレンガは、通常の操作では非常に耐久性があります。シリカ耐火レンガ中の Al2O3 は有害物質です。その含有量がわずかに増加すると、耐火性が大幅に低下します。近年、窯の温度が上昇しており、SiO2 含有量が最大 97%、Al2O3 含有量が 0.3% 未満、その他の不純物が 0.5% 未満の高品質のシリカレンガを使用する必要があります。荷重軟化温度は、通常のシリカレンガよりも 30 ～ 40 度高いため、タンク窯の温度を 20 ～ 30 度上げることができます。
