五种耐火材料的抗飞灰侵蚀对比试验
来源: http://www.cqnhclc.cn/   发布时间: 2019-08-08 16:35   360 次浏览   大小:  16px  14px  12px
  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-
  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。
  垃圾焚烧后的部分残余物——飞灰,含有大量毒性高、易致癌和污染大的重金属和二噁英,如不进行严格而科学的管理,将对土壤和水质造成几乎无法修复的污染。采用飞灰熔融炉高温(>1 400℃)处理飞灰,使其完全玻璃化后再冷却成固态物质,然后进行填埋或用于生产玻璃纤维和装饰材料等,是解决上述问题的有效手段。
  抗飞灰侵蚀试验后坩埚剖面靠近坩埚内孔底部的SEM照片见图3,图的上部指向坩埚内壁(以下称为工作面)。可以看出:1)试样AZS-41坩埚内壁有少量附渣,熔蚀后再析晶的ZrO2晶粒呈线形分布在渣中;组织结构被严重破坏,刚玉相被全部熔蚀,ZrO2晶粒因不与渣反应而呈孤岛状分布在渣相中。2)试样CRB-86坩埚内壁未见附渣,试样中的Cr2O3骨料颗粒保持完好,基质有被局部熔蚀的现象,总体侵蚀程度很轻。3)试样CRCB-30坩埚内壁也未见附渣,本体中的Cr2O3骨料颗粒也基本上保持完好,但颗粒表面被侵蚀得不整齐,基质的侵蚀也较为严重。4)试样CB-99坩埚内壁亦未见附渣,工作面凸凹不平,整体结构破坏严重;表面基质结合相几乎被熔蚀殆尽,基质晶粒呈孤岛状分布在玻璃相中;刚玉骨料(灰色)也有一定程度侵蚀。5)试样DZB-69坩埚内壁少量附渣,工作面处出现了严重的结构膨胀以致剥落。
  为了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,在本工作中,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,希望从这方面为飞灰熔融炉炉衬的选材提供一些参考。
  飞灰熔融炉在欧美应用普遍。近年来,我国飞灰熔融炉的应用正在快速发展,并且设计日处理能力远高于欧美。当前,我国飞灰熔融炉的关键耐火材料主要是熔铸锆刚玉制品。由于飞灰成分复杂,并且在熔融炉操作温度下呈液态,因此对现用炉衬耐火材料的侵蚀非常严重,飞灰熔融炉用熔铸锆刚玉制品的使用寿命仅有3~4月。
  高铬砖CRB-86虽然气孔率较熔铸锆刚玉砖AZS-41和致密锆英石砖DZB-69高许多,但其中的主成分Cr2O3可与熔渣中的Fe2O3和MgO等成分反应生成熔点较高的复合尖晶石相,填充于气孔中,起到阻塞气孔通道的作用,所以其抗飞灰渗透性较好;因其含有高达86%(w)的 Cr2O3,而Cr2O3的抗化学侵蚀性强,只是因为基质内有起促烧作用的Al2O3存在而降低了其抗侵蚀性,因此该砖整体上具有优异的抗飞灰侵蚀性。
  铬刚玉砖CRCB-30的结构与高铬砖CRB-86相似,但因其含有高达60%(w)的Al2O3,而Al2O3易被飞灰侵蚀,因此该砖的抗飞灰侵蚀性受到限制。可以看出,Cr2O3含量越高,材料的抗飞灰侵蚀性越好[9]。
  刚玉砖CB-99的显气孔率高,并且Al2O3易被飞灰侵蚀,因此其抗飞灰渗透性和侵蚀性均差。
  锆英石砖 DZB-69结构致密,显气孔率为2.70%,熔融飞灰借以渗入的孔隙通道少,因此其抗飞灰渗透性较好;但是,由于其结构内的锆英石相易被飞灰中的碱性成分分解,分解伴随较大的体积膨胀而容易导致结构剥落;同时,分解产物之一的SiO2快速被玻璃相熔蚀形成新的玻璃相。因此,该砖的抗飞灰侵蚀性和抗剥落性很差,不适宜应用于飞灰熔融炉。