Quarzsteinehaben eine schlechte Korrosionsbeständigkeit gegenüber Alkalioxiden und werden häufig in der oberen Struktur von Tanköfen verwendet. Normalerweise handelt es sich bei dem Korrosionsmittel in Tanköfen hauptsächlich um R2O (Alkalimetalloxide). Nachdem eine große Menge R2O Silica-Schamottesteine erodiert, sinkt der Schmelzpunkt der Oberflächenschicht der Siliciumsteine stark und es entstehen Stalaktiten-Tröpfchen. Im Normalbetrieb kommt es jedoch in der Regel nicht zu Tropfsteinkorrosion. Es kommt auch zu einer Diffusion alkalischer Bestandteile in die Mitte des Ziegelkörpers nach Kontakt mit der Ziegeloberfläche. Allerdings ist seine Diffusionstiefe viel geringer als bei feuerfesten Tonmaterialien. Zu Beginn dieser Veränderung löst R2O die Ziegel von der Oberfläche und dringt durch die Poren in den Ziegelkörper ein und bildet nur eine sehr dünne metamorphe Übergangsschicht mit niedrigem Schmelzpunkt auf der Oberfläche, die die feuerfesten Kieselsäuresteine vor weiterer Korrosion schützt . Zu diesem Zeitpunkt ist die alkalische Komponente der äußeren Schicht des Ziegelkörpers höher und die Konzentration der alkalischen Komponente fällt plötzlich von der inneren Schicht ab. Dies liegt daran, dass die Oberfläche des Ziegels aufgelöst wird und eine neue Glasphase mit mehr SiO2 entsteht. Die Viskosität dieser Glasphase ist relativ hoch, was nicht nur die Poren verstopft, sondern auch die Diffusion und Wanderung von Alkalimetallionen in die Innenschicht des Ziegels behindert und so eine weitere Erosion des Ziegels verhindert. Erst wenn die Flamme auf die Oberseite des Bogens sprüht, was zu einer lokalen Überhitzung führt und die Glasphase auf der Oberfläche des Ziegels entfernt wird, wird der Ziegel weiter erodiert.
Nach der Erosion ist die Oberfläche des großen Quarzsteins weiß und glatt, und die metamorphe Schicht ist sehr deutlich zu erkennen. Außer SiO2-Kristallen gibt es in der metamorphen Schicht keine weiteren Kristalle. Durch die Diffusion und Invasion von Na2O hat es eine gute Mineralisierungswirkung auf das Wachstum von Tridymit. Daher nimmt die Rekristallisation von Tridymit in der Alterationszone von silikatischen Feuerfestmaterialien eine sehr wichtige Stellung ein. Darüber hinaus steht Tridymit schon seit längerem in Kontakt mit der Glasphase und kann auch in der bei der Austauschreaktion entstehenden neuen Glasphase zu einer röhrenförmigen Säule heranwachsen. Die Innenfläche des Silizium-Schamottsteins in der Nähe des Bereichs mit der höchsten Temperatur besteht aus Cristobalit-Kristall. Die Temperatur der Umwandlung von Tridymit in Tridymit beträgt theoretisch 1470 Grad, die Umwandlungstemperatur kann jedoch auf 1260 Grad gesenkt werden, wenn R2O gleichzeitig vorhanden ist. Quarz beginnt sich bei 870 Grad in Tridymit umzuwandeln, und aus dieser Umwandlung kann auf die Temperatur an diesem Ort geschlossen werden. Unabhängig davon, ob es sich um eine Rekristallisation oder eine polykristalline Umwandlung handelt, wird die Festigkeit der Bindung zwischen den Partikeln im Ziegelkörper geschwächt und kann aufgrund ungleichmäßiger Ausdehnung und Kontraktion sogar zerstört werden, was zu lockerem Abblättern führt.
Nachdem die Quarzsteine im Hochtemperaturbereich des Poolofen-Schmelzbeckens korrodiert sind, sind sie deutlich in mehrere Schichten unterteilt: eine sehr dünne Schicht aus hochviskosem Glas auf der Oberfläche; dahinter liegen weiße und dichte Cristobalitkristalle; dahinter befindet sich eine hellgrüne Cristobalit-Kristallschicht, die aufgrund des hohen Gehalts an FeO hellgrün ist; Dahinter befindet sich eine graue Filterschicht, in der der Gehalt an Tridymit höher als im Originalziegel und der Gehalt an Cristobalit geringer ist; Die innerste Schicht ist eine hellgelbe, untransformierte Tributschicht.
Der Quarzstein weist eine schlechte Korrosionsbeständigkeit gegenüber der flüssigen R2O-Phase auf. Die flüssige R2O-Phase erodiert zunächst die schwache Verbindung des Bindemittels im Ziegel, was zum Verlust des Bindemittels und zur Lockerung des Zuschlagstoffs führt. Wenn der Ofen unsachgemäß gebaut oder gebrannt wird, weist das Mauerwerk aus Quarzsandsteinen kleine Ziegelfugen auf und die R2O-Gasphase im Ofengas dringt in die Ziegelfugen ein. Aufgrund der niedrigen Temperatur in den Ziegelfugen kondensiert das R2O-Gas bei etwa 1400 Grad zu Flüssigkeit. Diese hochkonzentrierte R2O-Flüssigkeit (Alkalimetalloxid) erodiert schnell die Quarzsandsteine und bildet Löcher. Wenn zu diesem Zeitpunkt Belüftung und Kühlung vorhanden sind, wird die Kondensation von R2O-Gas beschleunigt, wodurch die Erosion beschleunigt wird und schwere Schäden an den feuerfesten Quarzsteinen verursacht werden.
Normalerweise ist der am stärksten erodierte Teil des Silica-Schamottsteins 1/3 bis 1/2 seines oberen Teils, wo das Gas kondensiert ist und die Temperatur relativ hoch ist, sodass die Erosion am schwerwiegendsten ist. Nachdem der Silikat-Schamottestein erodiert ist, ist der Spalt an der Oberseite zwar klein, aber oft gibt es etwas darunter einen großen Raum.
Daher erfordert das Mauerwerk aus Quarzsteinen einerseits eine Reduzierung der Ziegelfugen, einschließlich der Verwendung von großen Bogenziegeln; Wenn andererseits die Ofentemperatur 1600 Grad nicht überschreitet, kann die Verwendung einer Bogenisolierung verhindern, dass R2O in den Ziegelfugen kondensiert, wodurch die Erosion verringert wird. Daher kann die Isolierung großer Bogenziegel nicht nur Kraftstoff sparen, sondern auch die Bogenoberseite schützen und ihre Lebensdauer verlängern.
