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。     

镁锆砖和镁铬砖的抗RH炉渣侵蚀性对比

为取代RH炉用镁铬材料,以电熔镁砂为主原料,分别加入单斜锆、脱硅锆、单斜锆与脱硅锆的混合粉、锆英石制备了ZrO2质量分数分别为15%和20%的镁锆砖,并利用静态坩埚法对比研究了镁锆砖和镁铬砖的抗RH炉渣侵蚀性。结果表明:对于Al2O3含量高且碱度(CaO/SiO2比)大的RH炉渣,镁锆砖抗侵蚀性能优于镁铬砖的;镁锆砖的侵蚀机理是砖中的ZrO2与渣中的CaO迅速反应,形成高熔点物相CaZrO3,能堵塞砖中的孔隙而形成致密保护层,从而阻止钢渣对镁锆砖的进一步侵蚀;而镁铬砖的侵蚀机理是渣中的Al2O3、Fe2O3等R3 和镁铬尖晶石中Cr3 交换,渣与砖反应生成的镁铝尖晶石和镁铁尖晶石使得材料变性,同时由于体积效应使镁铬材料鼓胀开裂,从而导致镁铬砖的严重侵蚀。     

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。     

镁锆砖的抗RH炉渣侵蚀机制

为实现RH炉的无铬化,以电熔镁砂、单斜锆为原料制备了ZrO2质量分数为11%的镁锆砖,并采用回转抗渣法进行镁锆砖和电熔再结合镁铬砖的抗高、低碱度RH炉渣对比试验,并分析了其抗渣机制。结果表明:(1)镁锆砖抗高碱度渣侵蚀性能较再结合镁铬砖强,但其抗低碱度渣侵蚀性能相对较差;在高碱度渣中形成含锆酸钙反应层是镁锆砖抗渣侵蚀性能优越的关键。(2)镁锆砖中的ZrO2吸收渣中的CaO而使渣碱度降低,黏度升高,从而使渣在镁锆砖中的渗透程度降低。(3)镁锆残砖的渣层含微量的ZrO2,从工作面到原砖层,镁锆残砖呈现出明显变质层、轻微变质层和原砖层3个段带,而镁铬残砖只有明显变质层和原砖2个段带;镁锆砖的SiO2含量在轻微变质层中最高,而镁铬砖的SiO2含量从工作面到原砖层逐渐减小。     

含磷高钠煤渣对高铬砖的侵蚀研究

为了研究高铬砖在含磷高钠煤渣侵蚀下的蚀损机制,以某厂多元料浆气化炉筒身上部与拱顶交界处残砖为试样,采用扫描电镜结合能谱分析仪对残砖进行了显微结构和微区成分分析.用后残砖由反应层、脱锆渗透层、含锆渗透层组成.由于服役条件下含磷高钠煤渣对高铬砖的溶解能力较强,基质(Al-Cr)ss固溶体和部分电熔氧化铬颗粒重结晶形成较为致...     

MgO-ZrO2-C材料的性能和显微结构

研究了在MgO-C耐火材料中添加单斜氧化锆或锆英石所形成的MgO-ZrO2-C材料的性能和显微结构.结果表明(1)加入单斜氧化锆和锆英石导致材料的高温抗折强度降低.(2)热震温度低于1000 ℃时,加入不同量的单斜氧化锆或锆英石对材料抗折强度损失率的影响较小;而热震温度为1200 ℃时,不同的添加量有较大的差别,当单斜氧化锆的添加量为5%～7%,锆英石的添加量为1.54%时,MgO-ZrO2-C材料的抗折强度损失率最小.(3)添加的单斜氧化锆在1200 ℃的热震温度下有部分ZrO2固溶到了镁砂颗粒的内部;而添加的锆英石在1200 ℃下变化轻微,但在1400 ℃下,材料中仅存在少量未分解或分解不完全的锆英石,MgO由基质向锆英石颗粒内部扩散,导致分解完全的锆英石颗粒转变为ZrO2、CMS和c- ZrO2小颗粒.     

Al2O3-ZrO2质风口衬套渣侵蚀SEM分析

以白刚玉、锆英石为原料制备了Al2O3-ZrO2质风口衬套样,采用静态熔渣法在1500℃保温2h进行高炉渣侵蚀试验。对侵蚀后的试样进行SEM分析,并研究其侵蚀机理。结果表明:侵蚀试样从热面到冷面侵蚀区域主要分为两层,且CaO含量逐渐减少,SiO2含量增多。在试验条件下,锆英石在碱金属Na存在的条件下容易分解生成ZrO2和SiO2;同时,SiO2、Al2O3与渣中CaO反应生成低熔点玻璃相物质,使材料的耐火度降低。     

不同碱度煤渣对高铬砖侵蚀机理热力学分析

对国内碱度分别为0.50,0.78,1.43的3种典型煤渣灰,利用Factsage热力学计算软件进行计算分析,同时进行高铬砖坩埚法抗侵蚀试验。结果显示:碱度高的煤渣在高铬砖内渗透的距离更深;碱度0.50和0.78的渣和高铬砖的主要侵蚀反应为渣对基质的部分熔蚀,以及渣中FemOn、Mg O和砖组分形成复合尖晶石;碱度为1.43的渣和高铬砖的主要侵蚀反应为渣中FemOn、Mg O和砖组分形成复合尖晶石,同时渣中的Ca O和砖中的Zr O2和Cr2O3反应生成铬酸钙和锆酸钙。     

玄武岩熔液对耐火材料的侵蚀

为深入了解玄武岩高温熔体对耐火材料的侵蚀行为,参照ASTM C621—1984(2001)分别对致密氧化铬砖、致密锆英石砖和熔铸锆刚玉砖(AZS-33)进行了1 500℃72 h的玄武岩熔液侵蚀试验,并对侵蚀后试样进行了显微结构对比分析。侵蚀试验结果表明,致密氧化铬砖的抗熔融玄武岩侵蚀性最好,其次是致密锆英石砖,最差的是熔铸AZS-33砖,其在液面线处出现严重剥落现象。显微结构分析表明:致密氧化铬砖结构均匀,与玄武岩熔液反应性小,同时与玄武岩渣中的成分形成尖晶石致密层阻止了渣的进一步渗透;致密锆英石砖表面与玄武岩熔液反应产生很薄的脱锆层和玻璃相,并且其致密均匀的结构也阻止了渣的进一步渗透;熔铸锆刚玉砖的显气孔率虽然很低,对玄武岩熔液有较好的抗渗透性,但其液相量较多,因此抗侵蚀性相对较差。     

五种耐火材料的抗飞灰侵蚀对比试验

为探寻适合在飞灰熔融炉中使用的耐火材料,以提高飞灰熔融炉的使用寿命,采用静态坩埚法,对国内某公司飞灰熔融炉用熔铸锆刚玉砖AZS-41以及有望适用于飞灰熔融炉的高铬砖CRB-86、铬刚玉砖CRCB-30、刚玉砖CB-99和锆英石砖DZB-69进行了抗飞灰侵蚀对比试验,并对侵蚀后试样进行了SEM和EDS分析。结果表明:1)熔铸锆刚玉砖AZS-41因结构致密而具有优异的抗飞灰渗透性,但抗飞灰侵蚀性能差。2)高铬砖CRB-86抗飞灰渗透性较好,因其高含量Cr2O3的存在而具有优异的抗飞灰侵蚀性。3)铬刚玉砖CRCB-30抗飞灰渗透性较差,因高含量且易被飞灰侵蚀的Al2O3的存在而表现出很差的抗飞灰侵蚀性。4)刚玉砖CB-99因显气孔率高,且Al2O3易被飞灰侵蚀,其抗飞灰渗透性和抗飞灰侵蚀性均最差。5)致密锆英石砖DZB-69因结构致密而具有优异的抗飞灰渗透性;但因锆英石相被飞灰中的碱性成分分解以致产生剥落,因此具有较差的抗飞灰侵蚀性。