Trong các tình huống gia nhiệt công nghiệp liên quan đến axit mạnh, chất oxy hóa mạnh và thuốc thử hóa học có tính ăn mòn cao, các ống gia nhiệt bằng kim loại như thép không gỉ và titan sẽ phải đối mặt với những thách thức ăn mòn nghiêm trọng. Lúc này, ống gia nhiệt thạch anh với đặc tính hóa học cực kỳ ổn định trở thành giải pháp lý tưởng. Thành phần chính của thạch anh là silicon dioxide có độ tinh khiết cao (SiO₂), có đặc tính hóa học gần như trơ ở nhiệt độ phòng và có thể chịu được sự ăn mòn của hầu hết các axit, muối và dung môi hữu cơ. Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, khả năng chịu nhiệt độ cao và đặc tính không gây ô nhiễm-làm cho nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp bán dẫn, hóa chất, mạ điện, dược phẩm và các ngành công nghiệp có nhu cầu-cao khác.
Khả năng chống ăn mòn cực kỳ-mạnh của ống gia nhiệt thạch anh đến từ cấu trúc tứ diện oxy-silic ổn định bên trong vật liệu. Silicon dioxide có độ ổn định hóa học rất cao và hầu như không phản ứng với bất kỳ axit vô cơ nào ở nhiệt độ phòng, bao gồm axit clohydric, axit sulfuric, axit nitric, nước cường toan, v.v. Ngay cả khi ngâm trong thời gian dài, bề mặt thạch anh sẽ không bị ăn mòn hoặc kết tủa. Ngược lại, các ống gia nhiệt bằng thép không gỉ sẽ bị ăn mòn nhanh chóng trong môi trường axit mạnh và ngay cả vật liệu titan cũng không thể chịu được sự ăn mòn của axit clohydric và các axit mạnh khử khác. Ngoài ra, thạch anh có khả năng kháng dung môi hữu cơ và dung dịch muối tuyệt vời và có thể duy trì hiệu suất ổn định trong các môi trường hóa học phức tạp khác nhau.
Một ưu điểm đáng kể khác của ống sưởi thạch anh là không gây ô nhiễm. Bởi vì bản thân vật liệu có độ tinh khiết cao và sẽ không kết tủa các ion kim loại hoặc tạp chất vào môi trường được làm nóng, nên nó đặc biệt thích hợp cho những trường hợp gia nhiệt có yêu cầu về độ tinh khiết cao. Trong ngành sản xuất chất bán dẫn, ống gia nhiệt thạch anh là cấu hình tiêu chuẩn cho các quá trình gia nhiệt như làm sạch tấm bán dẫn và xử lý chất lỏng hóa học; trong ngành công nghiệp dược phẩm và thực phẩm, ống thạch anh được sử dụng để đun nóng các dung dịch có độ tinh khiết cao- nhằm tránh ô nhiễm ion kim loại. Ngoài ra, thạch anh có thể chịu được nhiệt độ cao lên tới 1100 độ, có độ ổn định nhiệt tốt và có thể hoạt động ổn định lâu dài trong điều kiện nhiệt độ cao.
Tuy nhiên, ống sưởi thạch anh cũng có những hạn chế rõ ràng. Trước hết, thạch anh là vật liệu giòn, có khả năng chống va đập kém, dễ bị vỡ dưới tác động cơ học hoặc thay đổi nhiệt độ mạnh nên cần tránh sốc nóng nóng nhanh trong quá trình lắp đặt và sử dụng. Thứ hai, mặc dù thạch anh có khả năng chống lại hầu hết các axit, nhưng nó không chịu được axit hydrofluoric và axit photphoric đậm đặc nóng, và cũng sẽ bị ăn mòn bởi dung dịch kiềm mạnh ở nhiệt độ cao. Ngoài ra, độ dẫn nhiệt của thạch anh thấp hơn so với vật liệu kim loại và hiệu suất truyền nhiệt tương đối yếu, điều này cần được xem xét trong thiết kế hệ thống.
Bảng 1 So sánh khả năng chống ăn mòn hóa học của thạch anh, titan và thép không gỉ 316
表格
| môi trường ăn mòn | Ống sưởi thạch anh | Ống sưởi titan | Ống thép không gỉ 316 |
|---|---|---|---|
| Axit Nitric đậm đặc | Tuyệt vời, không bị ăn mòn | Xuất sắc | Kém sẽ bị ăn mòn |
| Axit clohydric đậm đặc | Tuyệt vời, không bị ăn mòn | Xấu, không có sức đề kháng | Rất kém, ăn mòn nhanh |
| Nước cường toan | Tuyệt vời, không bị ăn mòn | Vừa phải | Rất nghèo |
| Nước biển/nước muối | Xuất sắc | Xuất sắc | Xấu, dễ bị hố |
| Axit Flohydric | Rất kém, ăn mòn nhanh | Tốt | Rất nghèo |
| Nhiệt độ-cao Kiềm mạnh | Kém sẽ bị ăn mòn | Tốt | Vừa phải |
| Dung môi hữu cơ | Xuất sắc | Xuất sắc | Tốt |
Với khả năng kháng axit tuyệt vời và đặc tính không gây ô nhiễm{0}}, ống gia nhiệt thạch anh chiếm một vị trí không thể thay thế trong nhiều lĩnh vực gia nhiệt công nghiệp đặc biệt.
