全氧燃燒玻璃窯爐由于其節(jié)能環(huán)保的特點成為一種發(fā)展趨勢，然而伴隨著這項燃燒技術(shù)，窯爐氣氛中高濃度NaOH造成了對大碹及上部結(jié)構(gòu)耐火材料的加速侵蝕。本文重點分析無鈣硅磚應用于全氧爐中的性能效果。

硅磚材料被普遍應用于玻璃工業(yè)。在溫度＞1470℃ 具有非常好的抗侵蝕性能，且體積密度小（ 約1.8g/cm3） 便于安裝，價格相對較低。以上特點使得硅磚成為玻璃窯爐大碹及上部結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)不可缺少的材料。

現(xiàn)代的標準優(yōu)質(zhì)硅磚含有95~97%的二氧化硅及大約2.5%的CaO，SiO2基質(zhì)是以菱石英及方石英的形態(tài)存在，占硅磚的94%組成。另外余量的SiO2則與CaO結(jié)合形成鈣硅氧化物（CaO·Sio2）結(jié)合相，約有5%的組成。硅磚在窯爐大碹及上部結(jié)構(gòu)使用期間受到玻璃熔池堿蒸氣的侵蝕，如在鈉鈣玻璃熔化過程中產(chǎn)生的堿性物。

鈉鈣硅Na2O-CaO-SiO2的相圖可以解釋硅磚于窯爐氣氛中堿性物的化學反應該過程。忽略磚的雜質(zhì)不談，標準磚的成份可以在高溫應用環(huán)境下，鈣硅氧化物熔解并最先形成SiO2，CaO及Na2O的流淌物，成份在相圖內(nèi)1350℃溫度下，不同的鈉含量平衡組分別向三元系統(tǒng)Na2O方向移動。在1400℃，1500℃，1600℃下完全熔化時的硅磚形成+Na2O的組份。由于鈣硅氧化物的溶解，熱端面的CaO成份含量較低0.7%，一部分富含SiO2，CaO及Na2O的熔解物流淌掉入玻璃熔池，而另一部分熔解物會向磚的冷端方向滲入，造成磚樣中心位置CaO含量達到3.5%，較冷端位置2.5%偏高，眾所周知標準硅磚的CaO成份含量是2.5%，此時可以看到流淌物從磚的熱面向冷面進行遷徙滲入，所有被分析樣品中主要的礦相是方石英，表明在硅磚使用期間其溫度均超過了1470℃。

如上描述，在全氧玻璃窯爐中標準硅磚被侵蝕的機理主要源于堿蒸氣引起鈣硅氧化物在硅磚結(jié)合相中的熔解，熔解物進一步對SiO2的侵蝕熔解。針對這一機理，對硅磚的結(jié)合相進行改變，去除鈣硅氧化物相這一薄弱點，發(fā)展了無鈣硅磚。

無鈣硅磚的生產(chǎn)工藝特性，使得硅磚組分不含氧化鈣，大大提高了抗堿侵蝕性能，抗堿實驗結(jié)果可見：

①無鈣硅磚在高溫下與碳酸鈉反應生成玻璃相，冷卻后玻璃還留存在試樣的孔內(nèi)，沒有明顯的滲透擴散，也沒有明顯的侵蝕發(fā)生，磚體表面完整，僅有及少量的方石英析晶。

在高溫下純堿與無鈣硅磚的反應可以用化學反應式：SiO2+NaCO3=Na2SiO3+CO2↑來表示。

②普通硅磚的孔內(nèi)已經(jīng)發(fā)生嚴重侵蝕，大量基質(zhì)被蝕損，硅質(zhì)大顆粒裸露。堿性物質(zhì)通過氣孔擴散滲透，形成明顯的變質(zhì)層。由于普通硅磚中的氧化鈣等低融物的存在，在高溫下與純堿NaCO3發(fā)生反應，生成的液相滲透金磚的內(nèi)部形成變質(zhì)層。在高溫下純堿與普通含鈣硅磚的反應可以參考下反應式：CaO+SiO2+Na2Co3=Na2O-CaO-SiO2-Phase玻璃相+CO2↑

無鈣硅磚在顯微鏡下呈現(xiàn)石英玻璃相和方石英相，石英玻璃相的作用使無鈣硅磚具有耐高溫抗侵蝕等性能，而方石英相彌補了石英玻璃相的析晶問題使得，無鈣硅磚具有高荷軟低蠕變性能，從而無鈣硅磚得以長期穩(wěn)定使用。