水泥熟料及碱盐对方镁石-镁铝尖晶石砖的侵蚀行为

对以电熔镁砂、电熔镁铝尖晶石为原料制备的方镁石-镁铝尖晶石砖进行了不同温度的抗侵蚀试验,研究了水泥熟料及碱盐(K2SO4、KCl)对方镁石-镁铝尖晶石砖的化学组成、矿物组成及显微结构的影响,从而研究其对方镁石-镁铝尖晶石砖的侵蚀行为。结果表明:1)水泥熟料对方镁石-镁铝尖晶石砖的侵蚀过程主要是向砖内渗透,侵蚀砖中方镁石及基质M2S生成低熔物CMS而使M2S、方镁石不断溶解,使砖形成致密的变质层,温度越高,渗透和侵蚀作用越剧烈。2)碱盐通过对砖的液相渗透和气相扩散,在砖中与杂质发生化学反应,生成新的气体并挥发,使砖的表层因碱盐的化学侵蚀而疏松,深层因残碱的沉积而致密。3)实际使用中,碱盐在高温层侵蚀砖中的方镁石及结合相而使高温层疏松,使水泥熟料大量渗透和侵蚀而形成致密的变质层;碱盐在低温层的析晶、沉积,使致密的变质层变厚。而致密且较厚的变质层在温度波动时将导致方镁石-镁铝尖晶石产生严重的结构剥落。     

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。     

危废焚烧炉用Al2O3-Cr2O3-ZrO2砖抗渣侵蚀性及六价铬形成研究

Al2O3-Cr2O3-ZrO2砖具有较优良的抗渣侵蚀性能和力学性能,被作为内衬材料应用于危废垃圾焚烧炉.然而,危废垃圾来源广,成分复杂,其焚烧所产生的渣对砖的侵蚀程度及机理也必然不同.此外,砖中的Cr2O3在高温下可能氧化为含Cr(Ⅵ)的有害物质.为此,通过静态抗渣实验研究了四种不同组成危废灰渣对Al2O3-Cr2O3-ZrO2砖的侵蚀过程及机理,并通过浸出实验研究了熔渣对砖中Cr(Ⅵ)形成的影响.结果 表明:不同渣对Al2O3-Cr2O3-ZrO2砖的侵蚀程度及机理各不相同.高钙渣A侵蚀过程中,生成了高熔点的CA6、Ca2Al2SiO7和Ca2SiO4相,在一定程度上减缓了渣的侵蚀速度,砖体表现出最好的抗侵蚀性.高铁渣D侵蚀过程中生成熔点较低的CaFe2O4相,加之砖中Al2O3在Fe2O3-SiO2渣中的溶解度较高,因此高铁渣D对砖体的侵蚀程度最严重.高硅渣B和C侵蚀过程中主要生成钙铝黄长石新相,渣对砖体的侵蚀程度居中.不同的渣侵蚀后,渗透层中的Cr(Ⅵ)含量均增加,且渣的组成对Cr(Ⅵ)含量影响较大.由于CaO能显著促进Cr(Ⅲ)氧化为Cr(Ⅵ),高钙渣A侵蚀后,渗透层中的Cr(Ⅵ)含量最高,为84.7 mg/kg.SiO2可优先与CaO和Na2O等碱金属氧化物反应生成稳定化合物,高硅渣B和C侵蚀后,渗透层中的Cr(Ⅵ)含量较低,分别为9.9 mg/kg和13.6 mg/kg.对于高铁渣D,浸出过程会有含Cr(Ⅵ)的水化相(3CaO· Al2O3·CaCrO4·nH2O)形成,降低了Cr(Ⅵ)的浸出能力.     

协同处置城市生活垃圾对水泥窑用耐火材料的侵蚀

为了合理选配水泥窑协同处置垃圾生产线用耐火材料,采用静态坩埚法并借助SEM研究了焚烧城市生活垃圾对水泥窑用耐碱砖、抗剥落高铝砖的侵蚀。结果表明:焚烧城市生活垃圾对水泥窑用耐火材料的侵蚀机制主要为渣渗透和渣侵蚀,焚烧垃圾时产生的含碱、硫、氯等的高温气体和耐火材料发生发应,生成了低熔点的硫酸盐、氯盐以及复合盐,使耐火材料产生反应变质,而反应变质层结构疏松,在热应力的作用下易造成剥落。因此,协同处置垃圾的水泥窑用耐火材料的选配应考虑到材料的抗侵蚀性和抗剥落性等因素,建议分解炉选用抗剥落高铝砖和抗结皮Si C浇注料,而预热器选用高强耐碱砖和高强耐碱浇注料。     

铝炭质滑板的抗侵蚀特征分析

对经钢渣和钢液侵蚀后的铝炭质滑板分别进行了SEM、EDAX和XRD分析。结果表明 :钢渣侵蚀后滑板的渣层、反应层和过渡层的厚度均为 2 0 0 μm左右 ,彼此之间存在明显的边界 ,能有效阻隔S、Mg、Ca向毗邻内层的扩散渗透 ,提高了滑板的抗渣性。对于钢液侵蚀后滑板 ,各层之间的边界较模糊 ,杂质及微量元素富集于亚表层 ,且亚表层在冷却时脱碳形成疏松多孔结构 ;由于反应层较厚 (～ 6 0 0 μm) ,对免遭钢水杂质的深度侵蚀起到了保护作用     

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。     

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。     

高铬砖与煤渣侵蚀反应的初探

使用扫描电镜和能谱仪研究了高铬砖(Cr2O3-Al2O3-ZrO2)的侵蚀反应,结果呈现出两种形式:一是形成含有部分脱锆层、再生单斜氧化锆层、再生单斜氧化锆和锆英石共存层、锆英石层;二是形成部分脱锆层和含有单斜氧化锆的渗透层。两种类型的侵蚀反应是由煤渣成分不同引起渗透层中m(CaO)/m(SiO2)比值的差异造成的:当渗透层中m(CaO)/m(SiO2)0.22时,首先在高铬砖内部由渣中SiO2与m-ZrO2形成锆英石层,再随着渗透层中m(CaO)/m(SiO2)比值的增加,形成再生单斜氧化锆和锆英石共存层、再生单斜氧化锆层和部分脱锆层;当渗透层中m(CaO)/m(SiO2)0.27时,易形成部分脱锆层和含有单斜氧化锆的渗透层。     

刚玉-尖晶石质精炼钢包衬砖的蚀损机制

对砌筑在150 t精炼钢包的浇注成型和机压成型两种免烧刚玉-尖晶石衬砖的用后残砖进行了显微结构分析,探讨了其蚀损机制.结果表明:浇注成型衬砖的反应渗透层较厚,且CaO含量随着渗透深度的增大而逐渐减小,随着渣渗透、侵蚀的持续进行,热面处逐渐形成的致密层在经受热震后可能会产生结构剥落;机压成型的衬砖反应渗透层较薄,抗渣渗透性能和抗侵蚀性能较好,反应渗透层与原砖层间出现裂纹可能导致的结构剥落是其主要的损毁机制.     

气化炉用后高铬砖的渣蚀机理

采用扫描电镜和XRD等分析方法,对石油焦气化炉和水煤浆气化炉用后高铬砖及渣蚀试验砖的显微结构进行了观察与分析。根据高铬砖显微结构变化,研究了在不同气化炉内高铬砖受熔渣侵蚀损毁的机理。结果表明:石油焦气化炉用高铬砖中的Cr2O3与熔渣中的V2O5接触反应,在低温下形成液相而被熔蚀,是其蚀损的主要原因;水煤浆气化炉用高铬砖蚀损的主要原因是Cr2O3在熔渣里的溶解和ZrO2的熔蚀;LIRR-HK95砖由于成分和结构的优化,抗石油焦渣侵蚀性能好。     

攀钢铁水罐用后高铝残砖分析

利用化学分析、X射线衍射仪、电子探针以及热力学等方法对攀钢铁水罐用后高铝残砖进行了分析.结果表明:残砖几乎没有挂渣层.舍钒钛渣由于表面张力小,黏度低,在高铝砖中的渗透很深;渣中的V2O5、TiO2、MnO、FeO等与高铝砖中组分反应生成的固溶体和化合物(如尖晶石、刚玉、钙长石等)中均发现固溶有V2O5;变质层的形成导致了致密化热震剥落;而较高的气孔率也是高铝砖损毁严重的另一重要原因.     

用于水泥回转窑煅烧带的MgO-CaZrO3-β-Ca2SiO4基复合耐火材料

研究了CaZrO3-β-Ca2SiO4加入量及死烧镁砂对1 550℃下煅烧的、由MgO-CaZrO3-β-Ca2SiO4组成的复合材料的致密化参数、机械性能以及耐火性能的影响。采用X-射线衍射分析研究了这些复合材料的相组成。在1 550℃,用30min试验了复合砂试样与砖的耐硅酸盐水泥熔渣的性能。还检验了进行水泥熟料侵蚀试验前后试样的显微结构和成分。低熔点的镁硅钙石(大约1 550℃)在提高试样的致密化参数和机械性能上起到了作用,加入量达15%时,荷重软化点随着CaZrO3-β-Ca2SiO4(CZ-β-C2S)成分增加而提高。压实粉料的致密化和形成的粒度分布大幅度地影响了砖的物理机械性能和耐火性能。复合砂试样和砖还提高了耐硅酸盐水泥熟料的侵蚀性能。     

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。     

RH炉浸渍管用镁铬砖的损毁行为分析

利用化学分析、X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜及压汞仪等方法对武钢RH精炼炉浸渍管用后镁铬残砖进行了分析,旨在找出镁铬砖的损毁行为.结果表明:残砖粘渣且存有裂纹.残砖渗透、侵蚀层主要有低熔点的钙铝黄长石和铁及其氧化物;在渗透、侵蚀层与原砖层之间存在由FeO和镁铝尖晶石组成的约40 μm厚的致密过度层.镁铬砖的损毁主要包括2部分,前期主要是砖体气孔率高、气孔直径大造成的熔渣及钢水渗透,后期是渗透的熔渣及钢水加剧砖体的溶蚀及热剥落;因此改善镁铬砖的气孔特性将会成为减缓其损毁的重要途径.     

铬盐焙烧旋窑烧成带衬砖损毁机制初探

采用XRF、XRD、SEM等分析手段对铬盐焙烧旋窑烧成带衬砖的化学组成和微观结构进行了分层分析,探究了衬砖的损毁机制。结果表明,导致铬盐焙烧旋窑烧成带衬砖损毁的原因是:1)衬砖中A l2O3量的降低和Na2O等杂质成分的渗入,衬砖在高温下生成的液相量增多,衬砖的耐火性能和高温力学性能降低。2)碱性氧化物和硫化物渗入衬砖中,与原砖中的莫来石反应生成方钠石族物相,莫来石结构被破坏。3)烧成带常出现结圈现象,打圈机的机械冲击对衬砖具有破坏作用。     

SiO2微粉加入量对水泥窑用耐碱浇注料性能的影响

水泥窑的预热器系统、预分解炉、上升烟道和三次风管等部位温度在800~1200℃之间,过去大都采用普通粘土质或高铝质耐火材料。由于窑气中碱的富集,普通粘土砖或高铝砖在遭受碱侵蚀时,在砖内形成白榴石(KAlSiO4)、钾霞石(KAlSi2O6)等膨胀矿物,使砖面疏松、开裂,大大影响了窑的操作。为此,针对上述不适用定形砖的部位,研制了性能优异的耐碱浇注料。耐碱浇注料是以耐火粘土熟料等硅铝质材料为原料,以铝酸盐水泥作结合剂,掺入适当外加剂配制成的具有耐碱性的水硬性浇注料。这类耐碱浇注料与碱蒸气接触时,表面能形成釉面层,阻止侵蚀继续加深。…     

LF炉精炼渣对烧成镁钙砖的侵蚀机制研究

采用静态坩埚法研究了LF炉精炼渣对w(CaO)≈34%的烧成镁钙砖的侵蚀作用,并借助扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析了其对镁钙砖的侵蚀机制。研究结果表明:镁钙砖对LF炉精炼渣具有很强的抗侵蚀性能,但几乎不耐渗透;反应层中(Mg.Fe)O富氏体的氧化产生体积膨胀,从而造成镁钙砖开裂;渣中2CaO.Fe2O3(C2F)向砖内的渗透导致其内部液相增加,蚀损加速;2CaO.SiO2(C2S)能在反应界面形成保护层,能在一定程度上阻碍C2F向砖内的渗透。     

铝硅系耐火原料与碱蒸气反应侵蚀行为

近年来,污泥、生活垃圾作为水泥生产的部分燃料应用于水泥生产,造成水泥窑炉衬材料硅莫砖的严重碱侵蚀破坏和剥落,影响水泥窑的稳定运行。采用碱蒸气法系统研究了水泥窑硅莫砖用高铝矾土、莫来石(M60)及莫来凯特3种铝硅系耐火原料抗碱蒸气侵蚀行为。结果表明：3种铝硅系耐火原料的碱蒸气侵蚀行为,与原料中的化学成分、玻璃相含量和成分及其显微结构等密切相关。对于以刚玉、莫来石为主的高铝矾土,碱与刚玉、莫来石晶相发生反应形成钾霞石,产生体积膨胀,使得高铝矾土表面先发生疏松和开裂,后碱蒸气渗入颗粒内部,造成严重碱侵蚀破坏;而对于以莫来石为主的莫来石(M60)原料,碱与莫来石和玻璃相发生反应,形成瞬间液相并析出白榴石相,形成的液相阻止了碱的渗透,使碱侵蚀仅发生在表面层而表现出优良的抗碱侵蚀性能。而莫来凯特原料中晶相莫来石与玻璃相含量相当,玻璃相含量高达46%,其与碱蒸气发生化学反应形成更多的液相,同时析出白榴石相,因氧化钾反应溶解在该原料玻璃相中,造成原料整体性侵蚀破坏。     

焦炉蓄热室黏土格子砖的蚀变研究

采用SEM、FESEM、EDS和XRD研究了两种焦炉蓄热室用后格子砖的显微结构变化。结果表明,侵蚀介质的主要组分是铁氧化物,在渣蚀层表面生成铁铝尖晶石固溶体、纳米级赤铁矿微粒、复杂组成的硅酸盐和玻璃相。渗透带和未变带呈现气孔均匀分布的显微结构,不同砖种的侵蚀行为各异。