豎罐式石油焦煅燒爐熱利用率高，煅燒質(zhì)量均勻、穩(wěn)定，且炭質(zhì)燒損低，在石油焦煅燒行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。豎罐式石油焦煅燒爐普遍采用硅磚作為內(nèi)襯耐火材料，其正常使用壽命一般在6～8 a。但是為了有效地脫除影響石油焦質(zhì)量的主要雜質(zhì)成分之一的硫，煅燒需穩(wěn)定提高至1500 ℃以上，這使得豎罐式石油焦煅燒爐硅磚內(nèi)襯的壽命迅速降至2～3 a。通過提高煅燒溫度的方法將高硫焦煅燒成低硫焦（S含量＜1.5%）用于生產(chǎn)，但同時煅燒低硫焦的硅磚耐火材料已經(jīng)不適應(yīng)煅燒高硫石油焦的要求，在酸性和中性耐火產(chǎn)品中選擇9種材質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)行抗高硫石油焦侵蝕性能試驗。通過樣品在高溫下埋高硫石油焦燒成后產(chǎn)品性能與原始性能的對比分析，分析出不同產(chǎn)品侵蝕前后強(qiáng)度的變化、荷重軟化溫度的變化及化學(xué)組分的變化。分析產(chǎn)生變化的原因，找到能有效抵抗高硫石油焦侵蝕的最佳途徑及產(chǎn)品材質(zhì)。
一：試驗結(jié)果討論
選擇1# 純剛玉磚、2#剛玉磚、3# 剛玉莫來石、4#白尖晶石磚、5#黑尖晶石磚、6#高溫?zé)Y(jié)鋁硅磚、7#莫來石磚、8#紅柱石磚、9#鋯莫來石磚進(jìn)行抗高硫石油焦侵蝕試驗。石油焦選由中碳能源（山東）有限公司提供的高硫石油焦，S含量為6.9％。
從試驗的總體情況來看，試樣燒制完成后，在排氣孔附近出現(xiàn)了很多白色的絮狀物質(zhì)，該物質(zhì)應(yīng)該是從樣品內(nèi)部揮發(fā)出來的反應(yīng)生成物。對白色絮狀物進(jìn)行化學(xué)分析，結(jié)果見表1，從表1中數(shù)據(jù)得知，白色絮狀主要是SiO2。
從外觀看，4#、5#產(chǎn)品的外觀均發(fā)生了反應(yīng)，且生成物較堅硬，2#、3#、7#、8#、9#產(chǎn)品的外表面均出現(xiàn)了一層薄薄的白色變質(zhì)層，且白色變質(zhì)層的強(qiáng)度較低，用手指甲刮蹭即可使白色粉末滑落，同時因產(chǎn)品性質(zhì)不同產(chǎn)生的白色變質(zhì)層的厚度不同。1#、6#產(chǎn)品未產(chǎn)生明顯的變質(zhì)層。
采用硅磚時發(fā)現(xiàn)表面凝結(jié)了很厚的一層黃色物質(zhì)，且硅磚侵蝕嚴(yán)重，存在很明顯的脫落物，硅磚抗侵蝕前厚度為65.70 mm，侵蝕后厚度為61.88 mm，整體侵蝕率為5.8％。8#磚出現(xiàn)了很明顯的變質(zhì)層，變質(zhì)層厚度為2.5 mm。 對8#變質(zhì)層的物質(zhì)清理下來一部分用于分析，分析結(jié)果顯示如表3 所示。從檢測結(jié)果可以看出白色變質(zhì)層中的AI2O3含量增加29.7％，SiO2含量減少29.84％
從多次試驗分析看，產(chǎn)品中的SiO2發(fā)生了遷移現(xiàn)象，從磚的表面揮發(fā)了出來，在蓋板處又重新凝結(jié)。這是因為，高硫石油焦灰分中的Al2O3、MgO、K2O、Na2O等金屬氧化物在高溫下與硅形成低熔點的物質(zhì)，S的化學(xué)性質(zhì)十分活潑，滲透性很強(qiáng)，而耐火材料的氣孔率一般都較大，S擴(kuò)散到耐火材料內(nèi)部與液相SiO2發(fā)生反應(yīng)，在強(qiáng)還原氣氛下，SiO2+3S →SiS2↑+SO2，SiS2溢出后在蓋板表面凝結(jié)，發(fā)生反應(yīng)（SiS2+3O2→SiO2+2SO2），最終被氧化成SiO2。從試驗前后產(chǎn)品的常溫耐壓強(qiáng)度及荷重軟化溫度的變化情況分析，3種材料的磚均表現(xiàn)出了
良好的性能，且被高硫石油焦侵蝕后的產(chǎn)品仍保持了較強(qiáng)的荷重軟化溫度。6#樣有較好的穩(wěn)定性，同時8# 也表現(xiàn)較好的強(qiáng)度上升趨勢，但8# 磚表面生成 了變質(zhì)層，發(fā)生了硅的揮發(fā)，造成Al2O3含量的增加，磚坯表面被反應(yīng)粉化，耐磨性較差，所以認(rèn)為 1#、6#表現(xiàn)較好。分析1#、6# 產(chǎn)品未發(fā)生變質(zhì)層的主要原因是產(chǎn)品中游離硅含量較少，形成液態(tài)硅的溫度較高，使得材料之間的反應(yīng)變成固態(tài)與固態(tài)的反應(yīng)，提高了反應(yīng)能。考慮到前后試驗的情況，6# 是最穩(wěn)定表現(xiàn)最佳的試樣，可以為客戶創(chuàng)造出更高的使用價值。
二：結(jié)論通過提溫煅燒，高硫石油焦S含量從6.9％下降到0.69％，高硫石油焦的使用意義很大。通過分析判斷制品中液相硅的產(chǎn)生對抗石油焦侵蝕具有很強(qiáng)的破壞作用。試驗結(jié)果顯示6# 產(chǎn)品具有較好的抗高硫石油 焦侵蝕能力。一是該產(chǎn)品的氣孔率較低，阻止了CO等氣體向磚內(nèi)的侵蝕；二是生成的較強(qiáng)的剛玉骨架及穩(wěn)定的石英結(jié)構(gòu)有效地阻止了還原氣氛對產(chǎn)品的侵蝕；三是產(chǎn)品的硅液相形成溫度較高，提高了高硫石油焦侵蝕產(chǎn)品的反應(yīng)能。決定抗高硫石油焦侵蝕性能的關(guān)鍵因素是制品產(chǎn)生高溫硅液相的溫度。