隨著環(huán)保要求的日益提高，廢硫酸再生領(lǐng)域也迎來了新的挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在廢硫酸中含有的雜質(zhì)除了酯類、重金屬鹽外，還有硫酸鈉、硫酸鉀等堿金屬鹽類。硫酸鈉、硫酸鉀等堿金屬鹽類性質(zhì)特殊，在高溫下不會(huì)發(fā)生分解而是形成熔融狀液體，在裂解爐和后續(xù)換熱設(shè)備中容易積聚，侵蝕耐火磚、堵塞換熱設(shè)備，為了確保裂解爐長周期運(yùn)行，進(jìn)行了耐火磚對(duì)鈉鉀鹽的耐受性試驗(yàn)。以高鋁磚和剛玉磚為基材制成兩種配方的耐火磚，再取兩種耐火磚分別涂抹涂料制成掛釉耐火磚，模擬實(shí)際工況配置混合鹽進(jìn)行侵蝕性試驗(yàn)。
在常規(guī)耐火磚表面涂抹專用涂層（掛釉），經(jīng)燒制后形成致密層，以阻隔液態(tài)熔鹽與耐火磚本體的直接接觸。考慮到耐火磚成本，用高鋁磚（材料一）和剛玉磚（材料二）兩種配方的耐火磚進(jìn)行試驗(yàn)，將掛釉磚坯和未掛釉磚坯進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。
制作4個(gè)帶坩堝坯體磚，材料一和材料二各 2個(gè)。耐火磚材料經(jīng)澆筑成型干燥后在工作面涂抹耐酸涂料，經(jīng)1 280 ℃高溫煅燒，制成耐酸坩堝坯體磚。坯體磚密度 2.4~2.6 g/cm3 ，氣孔率小于20%，1 100 ℃水冷熱震次數(shù)大于 50 次。考慮到目標(biāo)應(yīng)用環(huán)境為酸性，在制定配方時(shí)，均采用耐酸性耐火材料和耐酸性涂料的架構(gòu)體系進(jìn)行配置，使表面涂層不受酸性物質(zhì)的侵蝕。硫酸鈉、硫酸鉀和氯化鉀均為工業(yè)級(jí)。
模擬項(xiàng)目廢硫酸原料工況，將工業(yè)級(jí)硫酸鈉、硫酸鉀和氯化鉀混合均勻配制成混合鹽，分別加入4個(gè)坯體磚坩堝內(nèi)，并在混合鹽上表面覆蓋石英粉，防止熔鹽在高溫時(shí)沸濺，最后在坯體磚上蓋好耐火材料的蓋子。同時(shí)將 4 個(gè)坯體磚放入同一加熱爐內(nèi)升溫，升溫到 1 150 ℃后恒溫 1.5 h，停爐降溫。待坯體磚溫度降至常溫后，將其沿坩堝垂直方向進(jìn)行帶水切割，觀察其斷面情況。切割前后坯體磚外觀。
觀察發(fā)現(xiàn)，掛釉坯體磚中的石英粉呈白色玻璃體狀態(tài)，未掛釉坯體磚中的石英粉呈塊狀。分析其原因，未掛釉坯體磚內(nèi)未發(fā)生反應(yīng)，石英粉為高溫后的狀態(tài)，掛釉坯體磚內(nèi)熔鹽與石英粉發(fā)生反應(yīng)，使得石英粉表面呈玻璃體狀態(tài)。為更好地觀察熔鹽侵蝕情況，對(duì)帶水切割后的坯體磚進(jìn)行烘干，烘干溫度110 ℃，烘干約4 h。切割后坯體磚外觀見圖
從干態(tài)切割磚斷面看，未掛釉坯體磚與混合鹽接觸的坯體磚表面出現(xiàn)比較明顯的反應(yīng)層，說明未掛釉坯體磚表面已發(fā)生明顯的熔鹽侵蝕。未掛釉坯體磚中混合鹽上部的石英粉呈密實(shí)狀，說明高溫下石英粉與熔鹽未發(fā)生反應(yīng)，應(yīng)是混合鹽熔融后滲透進(jìn)坯體磚，沒有充足的時(shí)間與石英粉發(fā)生反應(yīng)。
掛釉坯體磚與混合鹽接觸的表面釉層未出現(xiàn)變化，說明坯體磚表面的釉層耐熔鹽侵蝕性能良好。混合鹽上部的石英粉呈蓬松狀，分析原因?yàn)楦邷丨h(huán)境下熔鹽被釉層阻攔，不會(huì)滲透進(jìn)坯體磚，當(dāng)溫度和時(shí)間都滿足熔鹽與石英粉反應(yīng)條件時(shí)，兩種物質(zhì)發(fā)生了反應(yīng)，最終導(dǎo)致石英粉冷卻后呈蓬松狀。材料一和材料二坯體磚掛釉后均能夠耐熔鹽侵蝕，效果相差不大。