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水泥结合铬刚玉浇注料抗危废炉渣侵蚀行为

添加时间:2022年11月10日  浏览次数:

随着我国经济的发展,危废量也逐年攀升。 目前危废的处置方式主要包括填埋、堆存、高温焚烧等,其中高温焚烧技术使垃圾体积和质量大幅度减少,同时还能回收余热和发电,是解决危废的一种最有效途径。但危废来源广,组成复杂,焚烧后所形成的渣的性质也不相同,因此,危废炉炉衬所用的耐火材料的选择就显得尤为重要。

危废炉炉衬用耐火材料有碳化硅(SiC)质耐火材料、铝硅(Al 2O3 -SiO2 )质耐火材料以及铬刚玉(Al 2O3 -Cr2O3 )质耐火材料,其中SiC 质耐火材料的抗渣性能优异 ,但因容易被氧化,使用范 围受到限制。Al 2O3 -SiO2 质耐火材料有着良好的抗热震性能,但其组成中的 Al 2O3 SiO2 容易和熔渣中的 Na2O、K2O 以及 CaO 反应生成如霞石(NaAlSiO4 )、钙长石(CaAl 2 Si 2O8 )和钾长石(KAlSi 3O8 )等低熔点相,加剧渣对材料的侵蚀。由于Cr2O3 具有良好的物理和化学稳定性,在腐蚀性介质中超低的溶解度以及超高的热化学稳定性,Al 2O3 -Cr2O3质耐火材料相比其他材料有更优异的抗渣侵蚀性能和物理性能。


近年来,因施工和修复更加方便,铝酸钙水泥(calcium aluminate cement, CAC)结合铬刚玉浇注料作为炉衬材料得到了成功应用。然而CAC结合铬刚玉浇注料在服役过程中存在Cr(Ⅲ)被氧化为Cr(Ⅵ)的风险。这是因为CAC中含有CaO,促进Cr(Ⅵ)的生成。研究发现,CAC结合铬刚玉

浇注料在升温的过程中会形成大量的CaCrO4 Ca4Al 6CrO16,导致浇注料在服役过程中 Cr(Ⅵ)含量超标。为了解决这一问题在 Al 2O3 -CaO-Cr2O3 体系中引入了微硅粉,降低了材料制备过程中的 Cr(Ⅵ)含量。 即便如此,铬刚玉浇注料在服役过程中还会与危废炉渣发生化学反应,这不仅会影响铬刚玉浇注料的服役寿命,也会影响其在服役过程中产生的 Cr(Ⅵ)的含量。以危废回转窑为例,在燃烧区用后的铬刚玉质耐火材料就被检测出含有 Cr(Ⅵ) [24] ,这是因为炉渣中的碱金属或者碱土金属会促进材料中Cr(Ⅲ)被氧化为Cr(Ⅵ)。因此,有必要研究 CAC 结合铬刚玉浇注料与危废炉渣之间的相互作用;另外,铬刚玉浇注料受服役环境和施工条件影响,在实际炉衬砌筑过程中可能采用现场直接浇筑或烧成制品砌筑施工方式,尽管原料的组成相同,但在两种施工方式下形成的物相组成和显微结构却有显著差异,将直接影响着铬刚玉材料炉衬与渣的反应过程。

关键词:铬刚玉浇注料   浇注料   危废   渣侵蚀   
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