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不同基质的熔渣对AL2O3氧化物耐火材料的侵蚀

添加时间:2022年12月15日  浏览次数:

Al2O3基耐火材料包括耐火黏土和Al2O3含量高的高纯氧化铝耐火材料,因其耐高温和良好的抗熔渣侵蚀性被广泛应用于水泥回转窑预热器、高炉炉膛和风口以及石化工业反应器衬里等。在大型钢包用高纯原料中,刚玉抗酸性和碱性熔渣的性能良好,是一种应用十分广泛的耐火原料。

SiO2MgOFeOCaOAl2O3 渣对Al2O3基耐火材料的润湿和侵蚀行为,加热后固体熔渣逐渐熔化成液态,同时接触角减小。最初熔渣没有完全熔化,并且由于存在固相,熔渣的表面张力相对较高,抑制了Al2O3的溶解。随着温度的升高,炉渣的表面张力明显降低接触角相应减小,然后保持稳定。润湿是引起Al2O3基耐火材料侵蚀的第一步,当熔渣熔化成液态时,加速了Al2O3从基材中的溶解;同时熔渣中的 Mg2Ca2会向基材扩散,与Al2O3 发生反应。侵蚀过程概括为三个阶段:熔化和润湿、溶解和扩散、结晶。良好的润湿性和 Al2O3在熔渣中的溶解是导致侵蚀的两个主要因素。


14001550℃的温度下Al2O3CaOAl2O3SiO2CAS)熔渣的反应。预计在1400℃时,Al2O3中出现连贯性的CaAl4O7CA2)反应层其后是富含钠钙石(C2AS)的边界层,而在1450℃及更高温度下或随着时间增加,CA2Al2O3反应形成 CaAl12O19CA6Al2O3侵蚀界面中存在的主要物相是CA6CA2,它们是由Al2O3基体与熔渣中的CaO直接反应形成,或由中间产物Ca2Mg2Al28O46转化而来,CA6 相有利于致密CA2层的沉淀。液相是熔渣渗透的驱动力,形成的固体氧化物将形成阻碍熔渣进一步渗透的屏障,由于CA6Al2O3 之间的摩尔体积差异巨大,界面崩解并使熔融的熔渣渗入Al2O3试样的晶界。在大型钢包用高纯原料中,由于刚玉具备良好的抗酸性和碱性熔渣的性能,因此成为应用范围最广的耐火材料。

微孔刚玉和板状刚玉反应界面的微观结构并研究了其抗渣机制。在微孔刚玉周围观察到一个连续的隔离层,因此与板状刚玉相比,其具有更好的抗渣性;在隔离层中形成CA6CA2 的柱状晶体是造成两者抗渣性不同的主要原因。

由上述研究可知,Al2O3 CAS 熔渣中的初期溶解是通过化学反应控制的直接溶解,但很快就转变为由扩散控制的间接溶解。随着溶解的继续,形成一个或多个固相例如CA2、CA6 C2AS,导致熔渣进一步渗透,从而使间接过程变得更加复杂。耐火材料由多孔骨料和基质构成,当熔渣与其接触时,由于基质的平均孔径较大,熔渣会优先沿着基质中的大孔向材料内部渗透。

关键词:熔渣   侵蚀   刚玉砖   耐火砖   高铝砖   
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