电磁场下熔渣和熔钢对镁铝尖晶石质耐火材料的侵蚀和渗透行为

为了研究电磁场作用下熔钢和熔渣对镁铝尖晶石质耐火材料的侵蚀和渗透行为,采用MgO和Al_2O_3含量(w)分别为84.40%和12.77%的镁铝砖,配制碱度为4的碱性渣,选用GCr15Si Mo钢,利用具有电磁场、真空、惰性气氛等多因素的抗渣炉,在1 600℃下进行侵蚀试验,测量试验后试样的侵蚀和渗透深度,并利用SEM、EDS、XRD对试验后试样进行表征。结果表明:电磁场作用下,熔渣和熔钢在1 600℃侵蚀1 h后,对镁铝尖晶石质耐火材料的侵蚀和渗透并不明显。因此,可以选择镁铝尖晶石质耐火材料来抵抗电磁场下熔渣和熔钢的侵蚀。     

炉外精炼渣碱度及Al2O3含量对镁铬耐火材料侵蚀的影响

本工作采用旋棒法研究了镁铬耐火材料在不同碱度和不同Al_2O_3含量的炉外精炼渣中的溶解动力学。结果表明:熔渣的CaO/SiO_2值越高,镁铬材料的溶解速度越小,但高CaO/SiO_2渣使试样粉化,故CaO/SiO_2≈1.2时,损毁程度最轻。熔渣Al_2O_3含量对侵蚀的影响因CaO/SiO_2值不同而各异。     

不同熔渣对钢包铝镁铬材料渣蚀行为的影响

选取冶炼取向硅钢和铝镇静钢的精炼终渣及钢包用铝镁铬砖,采用静态坩埚法于1600 ℃×3 h下进行熔渣侵蚀试验,对渣蚀后试样作显微结构分析,并测定熔渣的化学成分和熔化温度.结果显示,随着熔渣中Al2O3含量的升高和碱度的增加,熔渣的熔点升高,粘度增加.粘度较大的熔渣与耐火材料接触后扩散较慢,对耐火材料的侵蚀和渗透减弱.并且当熔渣与耐火材料的反应产物为高熔点的CA2、CA6和MA尖晶石相且连续交错分布时,能堵塞液相扩散通道,抑制熔渣向耐火材料内部的进一步渗透.     

钢包精炼渣对不同MgO基耐火材料的侵蚀研究

利用感应熔炼炉研究了低碱度钢包精炼渣对钢包渣线部位常用的3种MgO基耐火材料(镁碳、镁碳化硅、镁尖晶石)的侵蚀,同时利用黏度试验研究了耐火材料的基质组分与熔渣混合后形成新渣相的黏度变化。研究结果表明:1)低碱度炉渣在与MgO基耐火材料中的MgO接触过程中会形成低熔点物相钙镁橄榄石(CMS),与镁铝尖晶石接触会促进钙铝黄长石(C2AS)的生成而使渣黏度增加,处于熔渣区域的SiC被氧化成SiO2而提高渣的黏度。2)熔渣对耐火材料的侵蚀程度取决于熔渣和耐火材料之间的润湿情况,熔渣黏度的增加只是在一定程度上缓解了熔渣对耐火材料的侵蚀,反应层的耐火材料在钢水和熔渣的冲刷下仍会流失到熔渣中去。     

铝铬砖和镁铬砖抗艾萨炉炉渣蚀损的模拟研究

采用回转抗渣法模拟研究了试验温度、保温时间和熔渣加入量等因素对铝铬砖和镁铬砖抗艾萨炉炉渣侵蚀能力的影响。用SEM、EDAX及XRD等方法,对抗渣试样的显微结构和矿物组成进行了分析研究。结果表明:随着侵蚀温度的升高、保温时间的延长及炉渣加入量的增加,铝铬砖和镁铬砖的侵蚀面积增大;熔渣渗入铝铬砖后,形成铁铝尖晶石和铁铬尖晶石保护层,阻止了熔渣的侵蚀;三种耐火材料抗艾萨炉炉渣侵蚀能力由强到弱为:铝铬砖>电熔再结合镁铬砖>直接结合镁铬砖。     

熔融还原炉炉渣对镁铝耐火材料的蚀损

经检验在氩气气氛和1500℃温度下,CaO—SiO_2—Al_2O_3—Fe_总O—MgO炉渣侵蚀镁铬耐火材料,所得结果简述如下: 1) 在静态条件下,CaO—SiO_2—Al_2O_3—Fe_总O—MgO炉渣侵蚀镁铬耐火材料的主要形态包括渣表面的局部蚀损、耐火材料表面的孔状蚀损以及渣相本体蚀损。 2) 局部蚀损率和本体蚀损率随着Fe_总密度的提高和渣中MgO、Al_2O_3密度及耐火材料试样中Cr_2O_3含量的降低而增加。 3) 局部蚀损和孔状蚀损主要是由于表面应力沿着渣膜表面递减而形成的马栾哥尼对流所造成的。渣膜形成于局部蚀损的耐火材料试样上,或者耐火材料试样墙附近的发泡区。 4) 渣膜表面上MgO、Cr_2O_3和Al_2O_3浓度递减而造成表面应力递减,这是因为MgO和Cr_2O_3在耐火材料试样中溶解以及Al_2O_3在铝制坩埚上溶解而形成的。     

外加电势条件下MgO–C耐火材料表面的电沉积行为

以高温熔渣为电解质、MgO–C砖为阴极和阳极,1823K条件下研究了外加电势对阴极耐火材料表面电沉积效果的影响。结果表明:合理电压范围内,熔渣会发生电解,阴极表面单质Si和Fe析出是诱发熔渣组分偏移的驱动力,也是导致电沉积的内在因素,高熔点沉积层的形成可为耐火材料抗熔渣侵蚀提供良好的物理和化学保护;在CaO–SiO_2–Al_2O_3渣系中,单质硅的析出电位约为–6.1V,CaO–SiO_2–Fe_2O_3渣系中,单质铁的析出电位约为–1.25V,硅的析出电位为–5.85V,可以为优选合理电势提供基础;阴极耐火材料形成沉积物的类型与熔渣组成密切相关。     

Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料与含ZnO的铁橄榄石渣之间的相互作用

在再生铜熔炼工艺中,存在于铁橄榄石渣中的ZnO会改变渣的物理和化学性能。相应地,含ZnO的再生铜熔炼渣也会影响耐火材料炉衬的侵蚀行为。因此,本工作研究了Al_2O_3-Cr2O3耐火材料和含ZnO的铁橄榄石渣之间的相互作用,进行了静态耐火材料浸渣试验以及Ar气氛中1 200℃下的Al_2O_3坩埚试验。使用装备有波长色散光谱仪(EPMA-WDS)的电子探针微观分析仪对侵蚀的耐火材料试样的微观结构和渣组成进行分析。研究了ZnO含量对Al_2O_3溶解和Al_2O_3/渣界面反应的影响。使用热力学计算对Al_2O_3坩埚试验的结果进行了解释。     

酸性铬铁渣对耐火材料侵蚀的试验研究

为了研究冶炼铬铁的竖炉炉缸用耐火材料受酸性渣侵蚀情况,利用化学试剂CaO、MgO、SiO2、Al2O3和铬铁矿配制了不同碱度(分别为0.31、0.45和0.55)的酸性铬铁渣,采用静态坩埚法,分别在1500℃、1550℃、1580℃保温3h条件下,对高铝质、莫来石质、铝碳质、铝碳化硅质、刚玉-莫来石质、刚玉质和棕刚玉-碳化硅质等耐火材料进行侵蚀试验,比较了不同耐火材料被侵蚀和渗透的程度。试验结果表明:随着铬铁渣碱度和温度的增加,耐火材料的侵蚀量都有所增加;铬铁渣对铝碳砖的侵蚀和渗透程度均很轻,对莫来石砖和棕刚玉-碳化硅砖的较轻;而对刚玉、刚玉-莫来石砖渗透程度很严重,但侵蚀很轻;对高铝砖和铝-碳化硅砖侵蚀程度严重。     

Al2O3-SiC-C耐火材料抗CaO-SiO2-K2O渣侵蚀性能研究

研究了Al2O3-SiC-C耐火材料的抗CaO-SiO2-K2O渣侵蚀性能,以及添加Cr2O3对Al2O3-SiC-C材料抗渣侵蚀性能的影响.研究结果表明CaO-SiO2-K2O熔渣对Al2O3-SiC-C材料具有明显的侵蚀作用;在Al2O3-SiC-C材料中添加适量的Cr2O3可以有效地抑制CaO-SiO2-K2O熔渣向耐火材料内部的渗透,降低耐火材料的侵蚀速度.     

冶炼含氟矿石实验高炉炉衬的侵蚀问题的研究

结合某地含氟铁矿石的冶炼试验,研究了实验高炉砖衬的破坏机理,以探讨由于氟的存在,因而导致的新的侵蚀因素的作用。从拆除砖衬中系统地采取样品,进行了化学分析,岩相分析和一些辅助试验——观察了氟化物与碱金属化合物的混合物对于粘土砖及高铝砖的侵蚀作用。试验结果指出,炉缸砖衬的破坏,主要是由于含氟炉渣的溶解作用。而含氟碱金属化合物熔融物质则可能是破坏炉腹以上砖衬的主要因素。氟的存在会加强侵蚀物对砖衬作用后的熔融程度,增加溶解度,降低粘度,因而加速了破坏过程的进行。高铝砖,特别是含 Al_2O_3量高而组织致密的、具有较强的抵抗合氟碱金属化合物熔体侵触的能力,但是对组织开展的高铝砖则有严重的渗透现象。砌在炉身中、下部的炭砖,在实验条件下没有遭受到显著的侵蚀。高炉的寿命在很大程度上决定于耐火材料的品质和对它的合理选择与使用。实际生产常常因为砖衬的严重破坏而被迫停炉,或影响到冶炼过程的顺行。因此研究高炉耐火材料在不同冶炼条件下的损毁问题,从而为耐火材料的适当选择提供依据,以改进高炉的使用情况,提高其生产效率是值得注意的一项问题。各国学者们对高炉炉衬的破坏机理,曾进行了有价值的工作。主要破坏因素可概括为:机械磨损,一氧化碳的崩...     

冶炼含氟矿石45立方米高炉炉衬侵蚀问题的研究

在某地高氟含量铁矿石的冶炼过程中,炉缸粘土质高炉砖砖视遭到了极其严重的破坏作用。主要侵蚀介质是含氟炉渣,侵蚀产物容易从砖面流失,因而加速了耐火材料的溶解。在炉身部位发现的矿物是:氟化钙、含氟黑云母、钾和钠的铝矽酸盐、枪晶石及尖晶石等。虽然在砖面附着物中包含着相当数量的氟、硷金属及硷土金属的化合物,但是由于温度较低,只有少量熔体出现,砖衬的损毁情况,并不严重。在高炉砖衬中发现云母矿物,还是第一次。在炉身部位的温度条件下,含氟黑云母具有固定F~-,K~ 成Ca~( 2)的能力,对砖机起了保护作用。由于炉腹部位的温度较高,较大量含氟熔体出现,侵蚀就相当显著了。 CaF_2—45%Al_2O_3高炉砖的化学反应实验,可以帮助了解高炉砖视的损毁过程。反应产物中发现有六方钙长石,与实验室合成的六方钙长石具有一致的光学性质和X—射线粉末衍射图型。经过1000℃,24小时热处理后,这种六方钙长石会转变成为三斜晶系变体。 根据两个高炉砖衬的化学-矿物学研究及实验室中辅助研究的结果,对于冶炼高氟含量矿石的高炉砖衬的选择提出了建议。     

钢包渣对轻质方镁石–镁铝尖晶石耐火材料的侵蚀机理

采用多孔方镁石–镁铝尖晶石陶瓷骨料、镁铝尖晶石细粉、镁砂细粉和刚玉细粉等原料制备了尖晶石细粉含量不同的轻质方镁石–尖晶石耐火材料。以钢包渣为侵蚀介质、采用静态坩埚法对材料进行了侵蚀实验,并借助扫描电子显微镜、能谱仪和Fact Sage?热化学软件研究了镁铝尖晶石细粉含量对轻质材料抗渣性能的影响。结果表明:镁铝尖晶石比方镁石具有更强的固溶Fe_2O_3和MnO的能力,能通过吸收渗透渣中Fe_2O_3和MnO增加渗透渣黏度,且当尖晶石细粉含量从0%(质量分数)逐步增大到26.5%时,材料气孔的平均孔径逐渐减小,这些有利于提高抗渣渗透性能;尽管镁铝尖晶石比方镁石更易于溶入钢包渣,但因增加尖晶石含量增强的抗渗透能力,减小了材料与渣的接触面积,减缓了尖晶石向渣中的溶解速率,进而提高了材料的抗渣侵蚀性能。随着尖晶石细粉含量从0%、8.5%、16.3%逐步增加到26.5%,轻质方镁石–尖晶石耐火材料的抗渣性能也逐步提高。     

电弧炉和盛钢桶用高铝砖性能的评述

本文叙述了电弧炉和盛钢桶用高铝耐火材料的早期损毁现象。显微镜和X射线衍射研究显示出被使用过砖的冷面上的Al_2O_3和SiO_2未完全转化为莫来石,与此同时被使用砖热面的情况则恰恰相反。未使用砖与被使用砖相比其氧化钙和氧化镁在热面中的含量要低一些,氧化钙和氧化镁含量的增加必然会导致熔渣的渗入。在工作面运行温度下由于莫来石转化过程的进行面导致未使用砖的气孔率增高,这种状况有可能会助长熔渣渗透到砖结构中并导致诸如铁尖晶石、陨尖晶石、尖晶石等各种复杂结构的形成。铁尖晶石的存在显示出工作面温度已达到1750℃。     

不同煤熔渣对水煤浆加压气化炉用高铬砖的侵蚀

为研究不同煤熔渣对高铬砖的侵蚀机制,选取4种物理化学性能差异较大的典型气化炉用后煤熔渣,采用化学分析、XRD、SEM及EDS等研究了不同煤熔渣的性能及其对w(Cr2O3)≥90%的高铬砖的侵蚀、渗透情况。结果表明:气化炉中煤熔渣主要由SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO组成,但不同煤熔渣的化学组成差异较大,矿物组成及熔融特性温度也不同;在相同条件下,高铬砖侵蚀的主要影响因素是温度和熔渣的化学组成,随温度升高,煤熔渣对高铬砖的侵蚀急速加剧;煤渣中的熔融指数较低时,煤熔渣对高铬砖的侵蚀渗透较为严重;煤熔渣中低熔点相向材料内部渗透、渣中SiO2等对材料中ZrO2等的反应溶解是造成高铬砖失效的直接原因;高铬砖表面形成镁铝铬铁复合尖晶石致密层可以有效降低高铬砖的侵蚀程度。     

不同碱度渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀行为研究

浇注料的抗渣侵蚀性能与钢渣的碱度密切相关。以烧结刚玉、缺陷尖晶石微粉、活性α-Al₂O₃微粉、电熔镁砂细粉和铝酸钙水泥(Secar71)为主要原料,制备了刚玉-尖晶石浇注料,采用静态坩埚法于1 600℃保温3 h进行抗渣试验,并用热力学模拟计算了液相量和液相组成,研究了刚玉-尖晶石浇注料对3种不同碱度渣(1.6、2.3和7.6)的抗渣侵蚀性能。结果表明：刚玉-尖晶石浇注料在高碱度渣中溶解能力有限,在熔渣-耐火材料界面极易形成尖晶石固溶体和六铝酸钙等高熔点物相,形成致密层阻挡熔渣渗透和侵蚀。而其在低碱度渣中溶解度较高,在浇注料-熔渣达到较高反应程度时,才开始形成尖晶石固溶体和六铝酸钙等高温相,无法形成有效的致密层阻止熔渣对浇注料的侵蚀和渗透。因此,刚玉-尖晶石浇注料对高碱度渣抗渣侵蚀能力较强,对低碱度渣抗渣侵蚀能力较弱。     

高温熔渣对水煤浆气化炉耐火砖的影响

对使用后的耐火砖残砖进行取样分析,以了解高铬砖显微结构和成分变化,找出水煤浆气化炉向火面高铬砖受熔渣侵蚀损毁的机理。结果表明:对于结构相同的耐火砖,在高温熔渣侵蚀耐火砖的过程中,主要影响因素是熔渣的成分、工作温度、耐火砖的致密度和杂质含量,熔渣中的SiO2含量是造成渣蚀的直接原因,而耐火砖的工作温度、致密度和杂质含量决定了渣蚀的速率。     

HF气体对于粘土砖与高铝氧砖的侵蚀问题

本文研究了含HF的中性与还原性气流在高温下对于粘土砖与高铝氧砖的侵蚀作用。探讨了HF的浓度变化、温度变化及气流中的水蒸气含量变化等因素,对于侵蚀作用的影响。借助于HF气体与矽酸铝耐火材料各个矿物组分间的化学反应的热力学分析,可以较满意地阐明侵蚀作用的机理。 在500～900℃的温度范围内,提高温度不利于侵蚀作用的进行。含HF0.1%的气体,在700℃以上对两种耐火材料的侵蚀均甚轻微。当气流中HF的浓度低于1%时,莫来石抵抗侵蚀的能力,特别在700℃以上,远较方石英为优。当HF的浓度到达6%时,莫来石在上述温度范围内也被严重地侵蚀了。气流中含有水蒸气可以减轻HF的侵蚀作用,类似高炉气的还原性气氛更可使低浓度的HF气体的侵蚀作用大为减弱。     

不同条件下白云石耐火材料抗侵蚀性的研究

采用真空感应炉法与静态坩埚法,分别研究了烧成白云石耐火材料在碱度为0.6、1.1、1.5和1.8的CaO-SiO2渣与Al2O3含量为37.98%的CaO-Al2O3渣中的抗侵蚀性。真空感应炉浸棒法的试验条件是真空度5kPa、1650℃保温25min;静态坩埚法的试验条件为空气气氛下于1650℃保温60min。对侵蚀后的试样进行观察与测量,并用SEM与EDAX分析了试样的断面形貌和化学组成变化。结果表明,在静态坩埚法抗渣试验条件下,在CaO-SiO2渣中,随着熔渣碱度的升高,试样与熔渣生成高熔点的C2S保护层,阻挡了熔渣的侵蚀,表现出较好的抗侵蚀性。在真空感应炉浸渍试样的试验中,在CaO-SiO2渣中,随着熔渣碱度的升高,试样抗侵蚀性呈现出先增强后减弱的趋势;在CaO-Al2O3渣中,试样侵蚀后形成低熔点的C12A7,试样的抗侵蚀性很差。     

锆英石对铝铬锆砖抗侵蚀性能及六价铬形成的影响

铝铬锆砖因具有优异的抗渣侵蚀性能,被作为炉衬材料广泛应用于工作环境恶劣的危废焚烧炉。然而,铝铬锆砖在制备和服役过程中可能形成有毒的水溶性Cr(VI),相关研究工作却未见报道。本研究分别以单斜氧化锆和锆英石为氧化锆源制备了两种铝铬锆砖,研究了铝铬锆砖在四种不同组成危废焚烧炉渣中的侵蚀行为及熔渣侵蚀前后砖中Cr(VI)的含量。结果表明,锆英石高温下分解形成单斜氧化锆和无定形的二氧化硅,促进化学稳定性较好的(Al,Cr)₂O₃固溶体的形成,提高了铝铬锆砖的致密化程度,同时改善了铝铬锆砖的抗渣侵蚀性能。此外,生成的二氧化硅可以还原砖中Cr(VI)化合物,降低铝铬锆砖中的Cr(VI)含量。熔渣侵蚀后,铝铬锆砖渗透层中Cr(VI)含量与熔渣成分密切相关。在被高碱性氧化物含量的熔渣侵蚀后,铝铬锆砖渗透层中的Cr(VI)含量较高,但锆英石作为氧化锆源的铝铬锆砖在不同熔渣中侵蚀前后的原砖层和渗透层内的Cr(VI)含量均低于欧盟限制标准。