Em geral, tijolos refratários com alto teor de alumínio não devem ser usados em fornos com atmosfera alcalina. Isso porque o meio alcalino e ácido também contém cloro, que penetra nas camadas mais profundas dos tijolos refratários, causando seu colapso.
O tijolo de alto teor de alumínio, após a erosão em atmosfera alcalina, apresenta rachaduras horizontais. A erosão é composta por cinzas de combustível, gases de combustão e componentes alcalinos presentes em outros produtos. Esses componentes reagem com a fase vítrea e a pedra de mulita no tijolo de alto teor de alumínio.
Tijolos refratários com alto teor de alumínio, quando corroídos por meio de álcalis, apresentarão uma camada superficial de resíduos. A combustão de compostos gasosos também gerará nitratos, que se depositarão nas frestas dos tijolos. A reação desses resíduos formará uma nova fase complexa. Quando os nitratos anidros entrarem em contato com esses resíduos, ocorrerá uma reação de antivaporização, causando rachaduras ou desprendimento dos tijolos refratários. Além disso, a corrosão térmica também é muito grave para tijolos refratários, devido à erosão de cristais de quartzo, sílica e outros materiais. O uso de tijolos refratários com revestimentos de alta resistência ao fogo será ainda mais prejudicial.
Os danos causados pelo dióxido de silício aos tijolos também são muito graves. A sílica se dissolve na fase líquida dos tijolos de alto teor de alumínio. O nitrato de lítio fundido e as pedras de silício de baixo ponto de fusão formam uma grande quantidade de fase líquida. Quanto maior o teor de sílica no tijolo, maior a quantidade de fase líquida. O excesso de fase líquida deforma os tijolos de alto teor de alumínio. O silício também danifica os tijolos. Como a sílica livre é consumida, a fase líquida é erodida. A reação subsequente do nitrato de lítio e da mulita pode causar a expansão destrutiva do tijolo de alto teor de alumínio.
Os tijolos de alto teor de alumínio possuem excelente resistência a altas temperaturas e à abrasão. São amplamente utilizados no revestimento de diversos fornos industriais, como altos-fornos, fornos de ar quente e fornos rotativos. No entanto, em fornos industriais com atmosfera alcalina, o uso de tijolos de alto teor de alumina é limitado.
As propriedades químicas dos tijolos de alto teor de alumina conferem-lhes resistência aos efeitos de ambientes ácidos. No entanto, em ambientes altamente alcalinos, como fornos de cimento ou de vidro, esses tijolos reagem com os óxidos de metais alcalinos, causando rachaduras e desintegração. A reação entre o Al₂O₃ e os óxidos de metais alcalinos geralmente resulta na formação de um gel de aluminossilicato alcalino, que possui baixo ponto de fusão e flui facilmente pelas rachaduras.
Para solucionar esse problema, diversas estratégias têm sido aplicadas para melhorar a resistência de tijolos de alto teor de alumínio a ambientes alcalinos. Uma solução é adicionar magnésia ou espinélio aos tijolos de alta alumina. A magnésia ou o espinélio reagem com os óxidos de metais alcalinos para formar fases de espinélio estáveis, o que pode aumentar a resistência dos tijolos de Al₂O₃ ao trincamento causado pela reação alcalina. Outra solução é aplicar um revestimento protetor na superfície dos tijolos de alta alumina para evitar o contato direto com o ambiente alcalino.
Em resumo, os tijolos de alto teor de alumínio têm aplicabilidade limitada no revestimento de fornos industriais em atmosfera alcalina. Para aumentar a resistência dos tijolos de Al₂O₃ em ambientes alcalinos, é necessário adicionar certos minerais ou revestimentos para evitar reações prejudiciais com os óxidos de metais alcalinos. É crucial selecionar o material correto para o revestimento de fornos industriais a fim de reduzir os riscos potenciais e economizar custos.
Data da publicação: 19 de maio de 2023
