La erosión de los refractarios de silicato de aluminio por aluminio fundido, como en hornos de fusión de aluminio y hornos de retención, generalmente da como resultado la formación de depósitos de óxido de aluminio en el refractario. El grado de erosión aumenta en presencia de álcali y en una atmósfera reductora. Esto está relacionado con la conversión de ladrillos de alúmina en aluminado de sodio, lo que aumenta la cinética de la formación en una atmósfera reductora, promoviendo la formación de nitruro de aluminio. En hornos de fusión y hornos, el álcali puede provenir de la carga de metal.
En los hornos de fusión de aluminio y los hornos de sujeción, los refractarios de silicato de aluminio entran en contacto con el aluminio líquido, que generalmente resulta en la formación de depósitos interfaciales unidos que contienen principalmente óxido de aluminio, la mayoría es el resultado de la reacción de aluminio con óxidos en el refrigerio, especialmente con dióxido de silicón, con la siguiente formula de reacción::
4al +3 SiO2 → 2al2o 3+3 Si
La cinética de la reacción disminuye rápidamente después de que aparece el depósito. Se concluye que este depósito se convierte en una barrera para la penetración de aluminio en el material refractario, y la presencia de álcali en una atmósfera reductora aumentará la cinética de este depósito. Hay dos fuentes de óxidos de sodio alcalino; en los lingotes de aluminio producidos por la célula electrolítica o en el material refractario. En el último caso, no se puede confirmar la presencia activa de NA2O. Por otro lado, los aspectos relevantes de la atmósfera reductora aún no se han explicado.
El experimento principal de este tiempo es la reacción del material refractario de silicato de aluminio a la corrosión de aluminio causada por el álcali y la atmósfera reductora, y la determinación de los posibles efectos de los fundibles refractarios de aluminio altos (70% Al2O3) con fluoruro de aluminio (ALF3) como un infiltrante en esta corrosión cuando el alcalino está presente en el material refractarial. Este producto es un representante de materiales refractarios amorfos sin aditivos de infiltración, y se utiliza en la industria como hornos de aislamiento de aluminio y revestimientos de horno de fundición de aluminio.
La temperatura de prueba se determina de acuerdo con la temperatura de funcionamiento del horno de retención de aluminio y el horno de fundición de aluminio. La temperatura en el lugar en contacto con el metal alcanza 850 grados, y la temperatura en la parte de radiación de la llama alcanza 1200 grados ~ 1500 grados. Se explica la prueba de erosión de los molestables refractarios de alto aluminio industriales con fluoruro de aluminio (ALF3) como agente no humano, y se infiere la corrosión causada por el aluminio y el papel de los óxidos básicos contenidos en el refractario.
Parece que, especialmente en presencia de una atmósfera reductora, la alúmina beta es la fase activa en el refractario en contacto con aluminio líquido. Desde un punto de vista termodinámico, la acción de la alúmina en el aluminio líquido conduce a la formación de sodio metálico, y la ecuación de reacción es la siguiente:
6NAAL11O 17+2 al → 6na +34 AL2O3 (2)
Cuando la presión parcial de oxígeno es mayor que {{0}} atm, el sodio metálico producido en la solución de aluminio (ana ~ 0.1) se oxidará, y la reacción es la siguiente:
2na +1/2o2 → na2o (3)
Cuando la presión parcial de oxígeno es menor que 10-19 atm, la presencia de NA2O debe estar relacionada con la acción de los óxidos refractarios (especialmente en sílice) en el sodio metálico, y la ecuación de reacción es la siguiente:
4NA+SIO2 → 2NA2O+SI (4)
Por otro lado, en presencia de ALF3, también se puede producir sodio metálico, y la ecuación de reacción es la siguiente:
6NAAL11O 17+2 ALF3 → 6NAF +34 AL2O3 (5)
3NAF+AL → 3NA+ALF3 (6)
A través del análisis, cuando el electrolito líquido existe a una temperatura superior a 888 grados, las ecuaciones de reacción (5) y (6) pueden producir sodio metálico, que conduce al intercambio entre los reactivos. En tales condiciones, se espera que los castibles refractarios obtengan una cinética de generación NA2O más alta, por lo que si este último contiene Alf3 como agente humectante, el aluminio corroe el material refractario más rápido. El depósito de la interfaz contiene principalmente corundum (A-Al2O3) y también contiene aluminio (Al) y nitruro de aluminio (ALN). Se cree que el nitruro de aluminio presente en el depósito puede participar en este proceso de corrosión. La participación de nitruro de aluminio es consistente con el análisis de los productos de reacción obtenidos entre el aluminio y el carbonato de sodio en el aire y el nitrógeno. Se identificó que el producto de reacción principal obtenido a 900 grados es la aluminada de sodio (Naalo2), que existe en forma de hidrato (Naalo2 · 3H2O). La gravedad específica del aluminato de sodio es 2.69 g/cm³, mientras que la del óxido de aluminio es de 3.96 g/cm³. Por lo tanto, el depósito de aluminio protector debe ir acompañado de un aumento en el volumen cuando se convierte en aluminamiento de sodio. El aumento en el volumen facilita la formación de grietas, lo que facilita la penetración de aluminio y hace que el material refractario sea susceptible a la erosión.
