各種硅鋁質(zhì)耐火材料在堿金屬的作用下，破損膨脹程度有顯著的差異，即剛玉比較抗堿金屬的侵蝕，體積變化最小，高鋁磚莫來石成分破損膨脹最為嚴(yán)重，粘土磚介乎二者之間。但在

高溫和高堿金屬濃度下不存在絕對抗堿金屬侵蝕的硅鋁質(zhì)耐火材料。

為什么剛玉磚比較抗堿金屬侵蝕，莫來石最不抗堿，粘土磚介乎二者之間呢？為了澄清這一問題，首先需要分析堿金屬的破壞現(xiàn)象有哪些？

1. 堿金屬損壞鋁硅質(zhì)耐火材料往往伴隨體積膨脹，而且剛玉堿膨脹少，莫來石磚堿膨脹多，粘土磚介乎二者之間。

2. 這種堿金屬的破損作用伴隨著爐內(nèi)生產(chǎn)時(shí)候的煙碳沉析，當(dāng)高溫爐內(nèi)耐火材料失去強(qiáng)度的時(shí)候，往往有堿金屬、鋅和煙碳共存，并在完全沒有新生態(tài)氧化物的催化作用下，在爐內(nèi)下部1200℃的高溫區(qū)內(nèi)仍有煙碳沉析，這絕不是反應(yīng)所致，當(dāng)停爐后檢測爐襯耐火材料的成分分析如下：

可見堿金屬的變化隨著C含量的增加沉析也多，由此可以推斷，有下列反應(yīng)存在：

2K+CO=K2O+C

反應(yīng)的溫度應(yīng)在815℃以下。實(shí)際上，由于反應(yīng)生成的新生態(tài)K2O非常活潑，它能立即與耐火磚中的AL2O3和SiO2反應(yīng)，這樣就使得反應(yīng)式的溫度區(qū)間更大，這一反應(yīng)表明，堿金屬破損硅鋁質(zhì)耐火材料，是由于CO和鉀蒸汽同時(shí)進(jìn)入磚縫或空隙內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)的結(jié)果，它理所當(dāng)然地會(huì)伴隨煙碳的沉析。

1. 堿金屬使得硅鋁質(zhì)耐火材料膨脹的反應(yīng)產(chǎn)物是白榴石、鉀霞石、β-剛玉，以及沉析煙碳，為了了解堿金屬破損硅鋁質(zhì)耐火材料的反應(yīng)產(chǎn)物，我們就K2CO3對各種硅鋁質(zhì)耐火材料反應(yīng)后的試樣進(jìn)行了礦物實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)產(chǎn)物中確有K2O·AL2O3·4SiO2（白榴石）、K2O·AL2O3·2SiO2（鉀霞石）、以及β-AL2O3（鉀剛玉）存在，根據(jù)以上分析，有充分理由寫出下列反應(yīng)過程：

6K+3CO+3AL2O3·2SiO2+10SiO2=3（K2O·AL2O3·4SiO2）+3C 體積膨脹+30.8%

對于含SiO2少的高鋁磚

6K+3CO+3AL2O3·2SiO2+4SiO2=3（K2O·AL2O3·2SiO2）+3C 體積膨脹+50.7%

對于剛玉

2K+CO+11AL2O3=K2O·11AL2O3+C 體積膨脹+29.85%

這些反應(yīng)安全能夠解釋上述中中現(xiàn)象，即堿金屬破壞硅鋁質(zhì)耐火材料伴隨碳素沉積，并能形成上述堿金屬的硅鋁酸鹽和β-剛玉，由此引起硅鋁質(zhì)耐火材料異常膨脹。