水泥结合铬刚玉浇注料抗危废炉渣侵蚀行为研究

铬刚玉浇注料是重要的危废焚烧炉炉衬材料之一,但危废来源广泛,成分复杂,导致炉渣的成分存在差异,从而影响炉衬的使用寿命。本文以铝酸钙水泥结合铬刚玉浇注料为研究对象,选取了富含CaO、Fe₂O₃和SiO₂的三种典型危废炉渣,研究了上述危废炉渣对铬刚玉浇注料烧成前后的侵蚀/渗透行为和Cr(Ⅵ)形成的影响。结果表明,材料的抗渣侵蚀和渗透性能与渣的黏度、渣与材料的界面反应以及材料的孔隙结构有关。就渗透性而言,高SiO₂渣和高Fe₂O₃渣与材料界面反应后形成了低熔点的霞石等物相,促进了渣渗透;高CaO渣与材料反应后形成了高熔点的六铝酸钙等物相,减缓了渣渗透,造成渣渗透深度顺序为高SiO₂渣>高Fe₂O₃渣>高CaO渣。相比之下,将材料进行烧成处理可以显著降低基质中CaO的反应活性,而且可以实现微孔化,渣的渗透行为受到抑制,尤其是高SiO₂渣的渗透显著降低。静态坩埚抗渣侵蚀性与渣液的渗透行为有关,由于渣的显著渗透行为,反而降低了渣的侵蚀指数。高CaO渣与试样反应后渣液黏度上升,且生成高熔点的铝酸钙相减缓渣液渗透,渣作用在材料界面时间增长,导致高CaO渣的侵蚀指数略高。     

氧化钙颗粒在CaO-FeO-SiO_2-P_2O_5体系炉渣中的溶解行为

在1400℃下,将平均尺寸约70mm的石灰加入硅酸二钙饱和的CaO-FeO-SiO_2-P2O_5体系的炉渣中,研究了石灰颗粒在炉渣中的溶解行为.结果表明,石灰加入炉渣中沿CaO周围形成了6个区域:未熔氧化钙区域、石灰溶解向铁酸钙层转化的过渡层、铁酸钙层、不连续的固溶体层、致密的固溶体层、基体渣层;石灰加入5 s内即可形成C_2S-C_3P固溶体层,其中P_2O_5含量约在120 s时达到最大,之后随时间增加,固溶体颗粒尺寸不断增加,固溶体中P_2O_5含量降低;炉渣中含P_2O_5时,在石灰界面形成的壳层为xC_2S-C_3P而不是C_2S,C_2S-C_3P固溶体层形成阻碍了石灰溶解.     

AOD炉渣对镁钙质耐火材料的侵蚀机理

采用静态坩埚法将AOD炉渣线区镁钙砖在1 700℃空气气氛下高温热处理3 h后进行抗渣试验。结合XRD、SEM、EDS等测试手段，分析了AOD炉两个阶段炉渣对渣线区镁钙砖的侵蚀机理。结果表明：低碱度的氧化期炉渣对镁钙砖侵蚀明显，炉渣在表面张力和毛细管力作用下，进入镁钙砖内部与CaO反应生成低熔点的铁酸二钙2CaO·Fe₂O₃(C₂F),促进砖中CaO溶解，破坏了原有的致密结构，使反应层结构变得疏松、易剥落；镁钙砖中方镁石晶簇吸收液态渣中的铁、铬、锰氧化物，并在其晶内和晶间形成复合尖晶石结构，从而提高镁钙砖表面渣的黏度，减缓渣的侵蚀；还原期炉渣碱度较高，对镁钙砖的侵蚀作用较弱，主要表现为SiO₂向砖内侵蚀渗透，以及体积效应和温度梯度导致镁钙砖表面小尺寸方镁石晶簇向渣中剥落。     

废旧高铝砖在LF精炼渣中的溶解行为研究

LF精炼渣中Al₂O₃通常来源于铝矾土,其成分与废旧高铝砖相近,因此可用废旧高铝砖替代铝矾土作为LF精炼炉的造渣剂。将废旧高铝砖切割为?17.3 mm×12.0 mm的试样与精炼渣分别在1 600℃反应5、10、15和25 min,分析了废旧高铝砖试样在精炼渣中反应不同时间后的溶解率、显微形貌及溶解后精炼渣成分,探讨了废旧高铝砖在精炼渣中的溶解机制。结果表明：高铝砖溶解后与精炼渣存在明显的边界层,精炼渣中MgO会优先扩散至边界层与试样溶解的Al₂O₃形成Al₂O₃-MgO固溶体,随着反应时间的增加,Al₂O₃-MgO固溶体逐渐增多,反应后期在试样表面形成Al₂O₃-MgO固溶层,抑制了溶解产物铝酸钙相向精炼渣中扩散;反应25 min后,高铝砖试样溶解率达35%,且与反应5 min后的精炼渣相比,精炼渣中Al₂O₃含量(w)由2...     

添加Y2O3对CaO-MgO-SiO2体系中CMS的影响

为了提高镁质耐火材料的高温性能,以分析纯化学试剂MgO、CaO、SiO₂、Y₂O₃等为主要原料,研究了添加Y₂O₃对CaO-MgO-SiO₂体系中钙镁橄榄石(CMS)的生成和转化的影响,以及转化生成物Ca₄Y₆O(SiO₄)₆的耐火度。结果表明：1)Y₂O₃的添加不仅能够显著减少CaO-MgO-SiO₂体系中低熔点相CMS的生成量,而且能够从CMS中捕获CaO和SiO₂使CMS转化为高熔点相Ca₄Y₆O(SiO₄)₆、MgO和Y₂Si₂O₇,有利于提高镁质材料的高温性能。2)Ca₄Y₆O(...     

宁东能源化工基地燃煤电厂粉煤灰的矿物学及元素地球化学特征

粉煤灰的类型、元素及矿物组成等理化性质是决定粉煤灰资源化利用途径的基础。为实现宁东能源化工基地周边燃煤电厂粉煤灰的潜在高值化利用,以马莲台电厂和银星电厂原煤、炉渣、粗灰、细灰为研究对象,用X射线荧光广谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)手段分析粉煤灰化学组成及微量元素含量,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜分析粉煤灰矿物组成与形态特征。结果表明：马莲台电厂和银星电厂的粗灰、细灰氧化物化学组成以SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO为主,含少量TiO₂、MnO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅;两电厂粉煤灰中CaO质量分数均小于10%、w(SiO₂)+w(Al₂O₃)+w(Fe₂O₃)>75.39%,均属F型低钙粉煤灰;结晶矿物相均以...     

纳米SiO2掺入的硼铝酸盐微晶玻璃的结构与性能研究

硼铝酸盐玻璃具有超强的抗裂纹形成能力，但其硬度偏低限制了其在盖板玻璃领域的进一步应用。通过微晶化可有效提升其硬度，采用二次熔融浇铸法获得不同SiO₂含量的Li₂O-B₂O₃-Al₂O₃(LBA)基础玻璃，研究了不同SiO₂含量对基础玻璃以及微晶玻璃的显微结构及可见光透过率、硬度和耐划伤性能的影响规律。研究表明，SiO₂掺入的LBA基础玻璃经575℃保温2h晶化处理后，析出颗粒状的Li(Al₇B₄O₁₇)晶相，SiO₂的掺入能够抑制晶相析出，有利于提高玻璃的硬度和耐划伤性能。当SiO₂掺入量为0.5%时，微晶玻璃显微硬度高达6.85GPa的同时仍然保持较高的透过率(88.18%)，这分别得益于其内部析出的大量致密纳米级晶粒对裂纹的形成与扩展的有效阻止以及对可见光的散射与吸收较弱，使其在手机盖板玻璃方面具有较...     

CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃的制备及介电性能

低介电常数、低介电损耗的微晶玻璃是制造低温共烧陶瓷基板的重要材料。本文采用熔融水淬法制备了CaO-B₂O₃-SiO₂(CBS)微晶玻璃,重点研究了m(CaO)/m(SiO₂)质量比、B₂O₃含量对CBS微晶玻璃介电性能的影响。结果表明：CBS微晶玻璃的主要晶相有Ca₃Si₃O₉、Ca₂B₂O₅、CaB₂O₄、SiO₂和Ca₂SiO₄。随着m(CaO)/m(SiO₂)质量比的增加,介电常数增加,介电损耗先降低后增加;硅灰石相的增多使介电损耗从2.87×10^-3降到1.36×10^-3,介电损耗随着SiO₂、Ca₂B...     

熔铸锆铬刚玉耐火材料抗硼硅酸盐熔体的侵蚀行为

Al₂O₃–ZrO₂–Cr₂O₃–SiO₂(AZCS)材料是一种新型熔铸耐火材料，该材料在高温、高侵蚀性条件下的抗侵蚀性能优于其他类型的电熔耐火材料。为了研究该材料对硼硅酸盐玻璃熔体的抗侵蚀行为，利用含B₂O₃质量分数约12%的硼硅酸盐玻璃固化体对AZCS材料在1 500℃条件下进行侵蚀试验。结果表明：AZCS材料在侵蚀后，按照侵蚀程度可划分为变质层、过渡层、中心层。中心层变化很小，该层仍存在大量的铝–铬固溶体和斜锆石相，只有少量新形成的镁铝尖晶石相；渗入材料的MgO与固溶体反应，在原位形成镁铝尖晶石，并部分取代原有位置上的铝–铬固溶体。在过渡层中镁铝尖晶石形成的量达到最大，铝–铬固溶体溶解消失，该层存在的相为镁铝尖晶石相与斜锆石相；在变质层中基本只存在未被溶解的Cr₂O₃相，Cr₂O₃结构松散，呈蠕虫状形貌，铝–铬固溶体、斜...     

电熔镁砂在CaO–Al2O3–SiO2熔渣中的溶解行为

作为镁质耐火材料的重要原料，电熔镁砂在低密度高强钢精炼用CaO–Al₂O₃–SiO₂系熔渣中的溶解是影响炉衬使用寿命及钢质量的重要因素。本工作采用高温激光共聚焦显微观测系统研究了1 600℃下镁砂在该熔渣中的溶解行为，探究了镁砂颗粒的形状、质量及熔渣CaO和SiO₂质量分数比(即C/S)对其溶解行为的影响。结果表明：镁砂主要形状对其溶解速率影响较小；溶解速率随质量增大呈近线性下降，随C/S的增加而先降低后增加；镁砂颗粒的溶解曲线受质量影响更大，其溶解模型n值分别对应1/2、2/3、3/5，这为深入理解镁质耐火材料的渣蚀行为和提质优化提供指导。     

P2O5对炼钢炉渣中石灰溶解过程的影响

在1400℃下,将平均尺寸φ15 mm?10 mm的石灰块投入CaO?SiO2?FeO及CaO?SiO2?FeO?P2O5两组渣系中,研究了静态条件下石灰在两组渣系中的溶解行为。结果表明,两组渣系在反应界面周围形成四个区域,即基体渣层、C2S渗透层、铁酸钙渗透层和石灰层。渗透层为石灰中的Ca2+与液渣中的Fe2+相互渗透所形成的一个多相共存区域,存在致密固相层影响石灰的溶解。渗透层中的铁酸钙层逐渐被C2S层取代,C2S层厚度不断增加最终溶解于液相渣中。5~60 s两组渣系石灰溶解速度相近,60~80 s含磷渣系石灰溶解速度显著加快。当渣中加入P2O5时,磷会固溶于C2S中形成C2S?C3P固溶体层,该层的形成会排挤FeO进入渣中,提高渣的渗透能力,加速石灰溶解。     

CaO-MgO-SiO2-H2O体系的热力学基础研究

本文从热力学角度系统研究了CaO-MgO-SiO2-H2O体系及钢渣中钙镁硅矿物在水热条件下的反应特性,结果表明：在CaO-MgO-SiO2-H2O系统中,CaO优先与SiO2反应生成水化硅酸gO只能与剩余的SiO2反应生成水化硅酸镁：MgO固溶时,可促进托勃莫来石向硬硅钙石转化。而对白钙沸石向白钙镁沸石的转化影响不大,不固溶MgO时,低温型水化硅酸钙向高温型转化温度提高,钢渣鲁镁硅矿物中,镁蔷薇辉石活性最大,透辉石活性最差,钙镁橄榄石和镁黄长石介于前两者之间。     

LF精炼废渣水热浸出过程中主要矿相的溶解行为

通过水热浸出实验分别研究了精炼废渣及合成的废渣中2种主要单一矿相12CaO?7Al2O3和2CaO?SiO2的溶解行为,并将二者进行对比分析,探究了LF精炼废渣在水热浸出过程中的溶解行为。结果表明,废渣浸出过程中浸出液的pH?12,且随浸出时间增加,电导率和Ca浓度增加,Al浓度急剧下降,Si浓度低于0.1 mg/L且保持不变;12CaO?7Al2O3浸出过程中,随时间增加,浸出液pH值稳定在约11.3,浸出液中Al浓度增加,Ca浓度略微下降。2CaO?SiO2浸出液中主要为Ca2+,Si浓度低于0.6 mg/L;废渣与单一矿相浸出过程的pH值及Al, Si浓度较接近,可以通过单一矿相的溶解行为研究精炼废渣在水热浸出过程中的溶解行为,但废渣浸出液的Al和Si浓度均低于单一矿相,表明废渣中CaO等其它组分溶解抑制了12CaO?7Al2O3和2CaO?SiO2溶解。     

The Orthosilicate-Iron Oxide Portion of the System CaO-"FeO"-SiO2

The phase equilibrium diagram has been determined for the liquidus surface of the portion of the system CaO-"FeO"-SiO₂ between fayalite, dicalcium silicate, wüstite, and lime. Five ternary peritectic points have been located, but no true eutectics have been found. The primary fields of wuUstite and dicalcium silicate cover most of the area studied (ignoring free iron, which is actually the primary phase in all compositions investigated). The boundaries of smaller fields of olivine solid solution, a parallel-twinned modification of dicalcium silicate, tri-calcium silicate, lime, and calciowüstite solid solutions also are delineated. X-ray data show that lime may contain up to 10%"FeO" in solid solution, whereas wüstite may contain as much as 28% CaO in solid solution. Equilibria involving tricalcium silicate explain earlier observations on open-hearth slags and furnace-bottom refractories.     

澳斯麦特铜熔炼炉渣线用后铝铬残砖的分析

对澳斯麦特铜熔炼炉渣线部位使用后的铝铬砖进行了XRD、SEM和EDS分析。结果表明:在使用过程中,铝铬砖中的Al2O3、Cr2O3与渗入熔渣中的FeO反应生成高熔点的铁铝尖晶石和铁铬尖晶石,从而阻止炉渣对耐火材料的进一步侵蚀,延长炉衬的使用寿命;炉渣中的SiO2和CaO主要与砖中的Al2O3反应生成低熔点的硅酸盐相Ca(Al2Si2O8)。     

烧结工艺参数对铝酸钙炉渣体系物化性能的影响

在铝酸钙炉渣最佳物料配比条件下,应用XRD和激光粒度分析等手段研究了温度和保温时间对铝酸钙炉渣体系物相组成、粒度和氧化铝浸出性能的影响. 结果表明,当温度低于1450℃时,炉渣处于固相反应区,反应速度缓慢,并含有相当一部分的难浸物质2CaO×Al2O3×SiO2,降低了炉渣的自粉率和浸出性能. 当温度在1450℃以上时,炉渣中出现液相,反应速度加快且进行比较完全;炉渣主要物相为12CaO×7Al2O3和g-2CaO×SiO2,自粉和浸出性能良好. 保温时间对炉渣物相和粒度影响不大,但略微降低了氧化铝浸出率.     

从含碱硅酸钠溶液中水热合成硅灰石

以含碱硅酸钠溶液为原料,在常压下加入石灰乳,先水热合成CaO·SiO2·H2O,再将CaO·SiO2·H2O在850℃下焙烧2 h可制备硅灰石.研究了溶液中SiO2浓度、钙硅摩尔比(C/S)及反应时间对硅灰石合成的影响.热力学计算结果表明,常压下Na2O-CaO-SiO2-H2O体系中,最有可能形成CaO·SiO2·H2O及2CaO·SiO2·1.17H2O.实验结果表明:当C/S为1.0时,随着溶液中硅浓度的增加,硅酸根离子的聚合程度增加,有利于硅灰石的制备;随着时间的延长,硅灰石结晶程度越高;当C/S为0.6、0.8、1.0时,最终产物为CaSiO3;当C/S为1.5、2.0时,最终产物中含有大量的Ca2SiO4.适宜的水热合成条件为:SiO2浓度>30 g/L、C/S 0.6～1.0、温度98℃、反应时间>3 h.     

钢渣水化产物的特性(英文)

用X射线衍射分析、水化热的测量、化学结合水量的测定、孔结构的测定、扫描电镜观察及强度测试研究了钢渣的水化产物的特性。结果表明:钢渣硬化浆体中主要含有水化硅酸钙(C–S–H)凝胶、Ca(OH)2、惰性组分[RO相、铁酸二钙(C2F)和Fe3O4]和未水化的胶凝相[硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)];总体而言,钢渣的水化过程与水泥的水化过程相似;钢渣早期的水化速率远低于水泥,但钢渣后期,尤其是90d之后的水化速率高于水泥的。钢渣水化产生的C–S–H凝胶不具有良好的胶凝性能,凝胶之间的相互黏结也不牢固,因此钢渣砂浆的强度很低。     

Corrosion Resistance of Fused Cr_2O_3-Al_2O_3 Grains with Different Compositions

Six kinds of Cr2O3 Al2O3 fused grains ( the mass percent of Cr2O3 was 15% ,40% ,50% ,60% ,85% and 99% ,respectively) were prepared using chrome green and Al2O3 powder as starting materials by electrofusion,named as CR15,CR40,CR50,CR60,CR85, and CR99,respectively. The corrosion resistance of the six kinds of Cr2O3 Al2O3 fused grains ( 4 1 mm) was studied using rotary slag corrosion method. The results show that: ( 1) the corrosion resistance of the fused grains increases with the Cr2O3 content and the grain size increasing; ( 2) the grains of CR99 and CR85 with higher Cr2O3 content are corroded at the slag surface layer,because FeO and Al2O3 in the slag corrode the grains; FeO reacts with Cr2O3 in the aggregates forming ( Fe,Cr) 3O4 spinel firstly,and the spinel reacts with other phases forming composite spinel; when FeO is fully consumed,Al2O3 penetrated into the grains reacts with Cr2O3 forming Al2O3 Cr2O3 solid solution on the grains surface; ( 3) for CR60,the corrosion exists both in the slag surface layer and in the penetration layer; in the penetration layer,CaO and SiO2 react with Al2O3 in Al2O3 Cr2O3 solid solution forming anorthite, gehlenite, and glass phase; the grains of CR50,CR40 and CR15 have the same corrosion mechanism with CR60 in the penetration layer.     

PbO-FeOx-CaO-SiO2-ZnO挥发性高铅渣的挥发动力学

为揭示高铅渣的高温挥发行为,以PbO?FeOx?CaO?SiO2?ZnO为基本渣系,借助热重分析技术,建立了质量比FeO/SiO2=1.8和CaO/SiO2=0.6、不同PbO含量的高铅渣高温挥发本征动力学模型,探讨了不同PbO含量下随温度变化熔渣的挥发特性,结合挥发后熔渣物相和元素分析,揭示了高铅渣的挥发规律. 结果表明,温度高于700℃时,高铅渣中PbO挥发最剧烈,造成渣成分波动导致测定结果偏差;含铅量为20wt%、温度700?1450℃的平均挥发率为18.58%;高铅渣高温挥发受三维扩散控制,影响因素为PbO和硅氧复合离子的含量.