垃圾熔融炉用无铬浇注料

Al2 O3 -Cr2 O3 耐火材料由于具有优良的抗渣侵蚀性而被用作垃圾熔融炉内衬材料 ,但Al2 O3 -Cr2 O3 耐火材料对环境的危害却日益突出。由于MgO和ZrO2 比Al2 O3 更难被渣熔融 ,因此选用MgO和ZrO2 做骨料 ,研制了一种新型的MgO -MgO·Al2 O3 -ZrO2 浇注料。MgO和Al2 O3 以两种方式加入 ,一种是直接加入尖晶石 ,另一种是加入一定量的MgO和Al2 O3 代替部分尖晶石 ,利用MgO和Al2 O3 反应形成尖晶石产生的体积膨胀促使材料的致密化 ,从而改进其抗渣渗透性。试验结果表明 ,当尖晶石的加入量达到 30 %～ 4 5 %时 ,材料的抗渣侵蚀性…     

含碳浇注料的研制

含碳耐火材料因具有抗侵蚀性好,抗热震性高等一系列优点而得到广泛应用。但由于与水的润湿性差,将碳质原料应用于浇注料时会引起浇注料加水量的增大,从而恶化材料的性能,使碳在浇注料中的应用受到限制。为此,研究了以不同形式加入的碳对浇注料性能的影响。金属Al、Si在含碳耐火材料中作为抗氧化剂能起到防止碳氧化的作用。此外,由于熔点较低,金属的添加对于降低材料的烧结温度具有积极意义。因此,研究了金属Al的加入形式对浇注料性能的影响。1原料及试验方法以棕刚玉(w(Al2O3)=95.24%)、板状刚玉(w(Al2O3)=95.12%)、SiC粉、Al2O3微粉(w…     

不同组成Al_2O_3-Cr_2O_3砖的抗熔融还原炼铁渣行为研究

为了研究Al2O3-Cr2O3砖对熔融还原炼铁(HIsmelt工艺)渣的抗渣性,选取市售Cr2O3含量(w)分别约为10%、30%、60%和90%的Al2O3-Cr2O3砖(试样编号依次为Cr10、Cr30、Cr60和Cr90),模拟SRV熔融还原炉中耐火材料的抗渣行为,在GB/T 8931—2007的回转渣蚀法试验基础上,人为制造200~1 600℃的温度波动进行抗渣性试验,以综合评价材料的抗渣性和抗热震性。结果表明:Cr10、Cr30、Cr60和Cr90砖的抗渣侵蚀性能和抗热震性能均优异,而Cr10、Cr30和Cr90砖的抗渣渗透性差,Cr60砖的抗渣渗透性好;Al2O3-Cr2O3砖与渣中Mg O、Fe O反应形成了致密的复合尖晶石层,提高了材料的抗侵蚀性能,基质中Cr2O3含量不同是造成试样抗侵蚀性差别的原因;Al2O3-Cr2O3砖的组成、结构和渗透层中固溶体的反应程度是影响材料抗热震性的主要因素。     

电熔锆刚玉对Al_2O_3-SiO_2系浇注料抗铅渣侵蚀性的影响

以特级高铝矾土(粒度为8～5、5～3、3～1和≤1 mm)为骨料,电熔棕刚玉粉(≤0.044 mm)、α-Al2O3微粉(≤5 μm)和SiO2微粉(≤1μm)为细粉,铝酸钙水泥(Secar 71)为结合剂制备了卡尔多炉直升烟道用Al2O3-SiO2系浇注料.用电熔锆刚玉粉(≤0.044 mm)部分替代棕刚玉粉,采用静态坩埚法(1 300℃5 h,空气气氛)研究了添加物电熔锆刚玉的加入量(质量分数分别为4%、8%、12%、16%)对Al2O3-SiO2系浇注料抗铅渣性的影响,对抗渣前后试样的显微结构进行了分析.结果表明:加入锆刚玉后,浇注料的抗铅渣性能得到明显改善,其适宜加入量为8%;显微结构分析表明,铅渣对Al2O3-SiO2系浇注料的侵蚀主要表现为铅渣中的PbO与Al2O3-SiO2系浇注料中的SiO2、CaO反应,生成硅酸铅或铅酸钙等低熔物而导致浇注料的损毁;而浇注料的添加物锆刚玉中的ZrO2未与PbO反应,从而使浇注料表现出良好的抗铅渣侵蚀性.     

SiO2微粉加入量对Al2O3-SiC-C出铁沟浇注料性能的影响

采用高铝矾土(8～5 mm)、棕刚玉(8～5、5～3、3～1 mm)、SiC(≤1、≤0.044 mm)、致密刚玉(≤1、≤0.044 mm)为主要原料,固定SiO2微粉和白泥的总加入量(w)为2.5%,研究了SiO2微粉加入量(其质量分数0、1%、1.5%、2%、2.5%)对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响。结果表明:试样在1 100、1 500℃分别保温3 h处理后,随着SiO2微粉加入量的增加即白泥加入量的降低,其加热永久线变化逐渐减少,显气孔率呈现先增大后降低的趋势,体积密度的变化趋势与显气孔率的正好相反,常温抗折强度及高温(1 450℃0.5 h)抗折强度呈现先增大后降低的趋势;当SiO2微粉加入量(w)为1.5%时,试样热震后的残余强度最大,SiO2微粉加入量(w)为2%的试样的强度保持率最低;在SiO2微粉加入量(w)为2%时,材料的抗渣侵蚀性能最好,继续增大SiO2微粉含量,抗渣侵蚀性能下降。综合各方面的因素,SiO2微粉和白泥复合使用时,SiO2微粉加入量(w)为2%左右,白泥加入量(w)为0.5%左右时,Al2O3-SiC-C快干浇注料具有最佳的综合性能。根据试验结果制备的快干浇注料在莱钢750 m3单铁口高炉铁沟使用,在未经任何修补的情况,主沟一次通铁量达到14万t。     

ρ-Al2O3加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响

以烧结莫来石(w(Al2O3)>45%)、电熔莫来石(w(Al2O3)>70%)、刚玉(w(Al2O3)>99%)、α-Al2O3微粉(w(Al2O3)>99.5%)、SiO2微粉(w(SiO2)>92%)、ρ-Al2O3微粉(w(Al2O3)>83.0%)等为主要原料,制备了莫来石-刚玉浇注料试样,经110℃24 h、1 000℃3 h和1 400℃3 h处理,研究了ρ-Al2O3加入量(w)分别为1%、2%、3%、4%和5%对莫来石-刚玉浇注料性能的影响。结果表明:随着ρ-Al2O3加入量的增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度下降,显气孔率增大,抗热震性和抗渣性逐渐变好。110℃24 h处理后强度逐渐增大;1 000℃和1 400℃处理后强度和永久线变化率则是先增加后减小,当ρ-Al2O3加入量为2%时达最大;试样的高温抗折强度先增加后减小,以ρ-Al2O3加入量为3%时最大。     

Al粉和Si粉对铬刚玉质材料显微结构的影响

以w(Al2O3)=99.48%的板状刚玉细粉和颗粒料(粒度为5～3、3～1和≤1 mm)、w(Al2O3>)=99.15%的α-Al2O3微粉、w(Cr2O3):99.62%的Cr2O3微粉为主要原料,研究了在氧化气氛下1 500℃保温3 h处理后Al粉(加入量(w)分别为3%、6%、9%、12%、15%)和Si粉(加入量(w)为3%)复合加入时对铬刚玉质材料显微结构的影响.结果表明:经过1 500℃保温3 h处理后,Al粉和Si粉的引入改变了材料的结构,使材料的边缘部位结构致密,中心部位结构疏松.在试样表层,Si氧化生成SiO2,SiO2与Al2O3反应生成莫来石,产生体积膨胀,封闭了材料表面的气孔;同时,Al粉原位反应生成了活性较大的Al2O3,并与Cr2O3反应生成铝铬固溶体,使材料烧结更致密,阻止了O2的进入,使材料内部缺氧,于是材料中心部位的Al、Si不能被氧化,Al把Cr2O3中的Cr置换出来,一部分Cr与Si生成金属间化合物Cr5Si3,另一部分则以单质Cr的形态存在于材料中.     

SiO2微粉和Al2O3微粉加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响

以莫来石M45(10～5mm,5～3mm)、电熔莫来石(3～1mm,≤1mm)作骨料,刚玉粉(≤0.074mm)、电熔莫来石粉(≤0.074mm)、纯铝酸钙水泥、Al2O3微粉(d50=2.11μm)和SiO2微粉(d50=1.07μm)作基质,制备了脱硫枪用莫来石-刚玉浇注料,并分别研究了SiO2微粉加入量(分别为2%、3%、4%、5%)和Al2O3微粉加入量(分别为2%、4%、6%)对浇注料体积密度、显气孔率、强度、烧后永久线变化率、抗热震性和抗渣性的影响。结果表明:仅加入SiO2微粉时,随着其加入量在2%～5%范围内增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度提高,显气孔率降低,强度增加,抗渣性变好,但抗热震性变差;在加入3%SiO2微粉的基础上再加入2%～6%的Al2O3微粉时,浇注料的各项性能随Al2O3微粉增加没有明显改善,但均比仅加入3%SiO2微粉时有明显改善。     

Al2O3-MA-SiC-C质浇注料的抗渣性能

以电熔白刚玉、镁铝尖晶石、SiC细粉、活性α-Al2O3微粉、球状沥青、Si粉、ρ-Al2O3、氧化硅微粉和铝酸钙水泥为原料制备了Al2O3-MA-SiC-C质浇注料。振动浇注成型后采用静态坩埚法测定了浇注料抗渣侵蚀性,利用X射线衍射、电子探针仪和能谱等手段分析了1500℃埋炭处理3h后试样的物相、显微结构和微区成分,以研究结合剂种类(ρ-Al2O3 氧化硅微粉和铝酸钙水泥 氧化硅微粉)、尖晶石和SiC的加入量对浇注料抗渣性能的影响。结果表明:采用ρ-Al2O3 氧化硅微粉结合的浇注料的抗渣性能明显高于采用铝酸钙水泥 氧化硅微粉结合的,这主要与其在高温下形成的物相有关;随着镁铝尖晶石加入量的增多,浇注料的抗渣性能总体上呈升高趋势;随着SiC加入量的增多,浇注料的抗渣性能显著提高,当SiC加入量(质量分数,下同)为25%时,浇注料的抗渣性能最好;加入过多的镁铝尖晶石和SiC对浇注料的抗渣性能不利,这主要同高温下材料中MgO-Al2O3-SiO2系低熔物的形成有关。     

α-Al2O3微粉对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以优质白刚玉、高纯富铝尖晶石和α-Al2O3微粉(d50为4.596μm和2.148μm)为主要原料制备了刚玉-尖晶石浇注料,研究了α-Al2O3微粉加入量(质量分数分别为8%、12%和16%)对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。结果表明:1)随α-Al2O3微粉加入量增加,浇注料基质的流动性能提高;α-Al2O3微粉粒度较细时基质的流动性较好,而α-Al2O3微粉较粗时基质的流动性变差。2)增加α-Al2O3微粉加入量,刚玉-尖晶石浇注料的密度增加,强度明显提高,抗渣侵蚀性和抗渣渗透性明显改善,但α-Al2O3微粉加入过多时其抗热震性变差。α-Al2O3微粉的合适加入量为12%。3)与钢包渣相比,LF渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀性较大。4)采用优质电熔白刚玉、电熔尖晶石和α-Al2O3微粉,能够生产出性能优良的刚玉-尖晶石浇注料。     

电磁场环境下碳含量对MgO-C砖抗高碱度渣侵蚀性能的影响

为了探索Mg O-C砖在电磁搅拌、电弧炉和感应炉等电磁场环境下使用时的抗渣侵蚀性,采用w(C)分别为6%、14%的Mg O-C砖和m(Ca O)/m(Si O2)=3.5的炉渣在中频感应炉中进行抗熔渣侵蚀试验,并对渣蚀后试样进行了XRD和SEM、EDAX分析。结果表明:在电磁场环境下,w(C)=6%的镁碳砖渣蚀后低熔点相为镁黄长石,w(C)=14%的镁碳砖渣蚀后低熔点相为黄长石。镁碳砖渣蚀过程中,w(C)=6%的镁碳砖中镁砂未完全形成镁铁(锰)固溶体或镁铁尖晶石即剥落于熔渣中;而w(C)=14%的镁碳砖中镁砂形成镁铁(锰)固溶体或镁铁尖晶石后剥落于熔渣中;在渣蚀后镁碳砖过渡层中,电磁场促进了Al2O3、Mn O、Fe O、Fe2O3的渗透,生成镁铁(锰)固溶体、镁铁尖晶石、镁铝尖晶石或金属单质,w(C)=14%的镁碳砖渗透较弱,生成的固溶体或尖晶石较少,易剥落于熔渣中。     

水泥和水合氧化铝对铝镁浇注料性能的影响

固定电熔白刚玉、电熔镁砂粉、αAl2O3微粉、SiO2微粉等原料的含量不变,分别加入不同量的水合氧化铝和纯铝酸钙水泥作结合剂(ρAl2O3加入量为2%、3%和4%,水泥加入量为3%、5%和7%),对比研究了水泥结合和水合氧化铝结合铝镁浇注料的显气孔率、体积密度、耐压强度、抗折强度、抗热震性和抗渣性能。结果表明:与水泥结合铝镁浇注料相比较,水合氧化铝结合浇注料具有更好的抗热震性、抗渣侵蚀和渗透性能;水合氧化铝在浇注料中的合适加入量为3%;水泥结合铝镁浇注料具有较高的常温强度,但其抗渣侵蚀和渗透性能随着水泥含量的增加而逐渐降低。     

从相图讨论MgO-CaO-ZrO2耐火材料抗炉外精炼渣与水泥的侵蚀

从有关三元系相图讨论了MgO -CaO -ZrO2 材料抗CaO -SiO2 、Al2 O3-CaO炉外精炼渣以及硅酸钙水泥与铝酸钙水泥的侵蚀。结果表明 ,MgO -CaO -ZrO2 材料抗Al2 O3含量不高的碱性渣与硅酸钙水泥的侵蚀性好 ,但抗含Al2 O3高的炉外精炼渣与铝酸钙水泥的侵蚀性可能不好。     

钢纤维在炼钢用Al_2O_3-C耐火材料中的作用

韩国有人研究了钢纤维在炼钢用Al2 O3 -C耐火材料中所起的作用。试验用Al2 O3 -C砖的化学组成 (w)为 :Al2 O36 0 .3% ,SiO2 31.8% ,TiO2 1.2 % ,C 6 .4 % ,在其中分别添加 1%、3%、5 %和 7%的长径比为 16的直形钢纤维 ,研究钢纤维对Al2 O3 -C砖的抗剥落性、抗铁和渣的侵蚀性、力学强度以及韧性的影响。研究结果表明 ,随着钢纤维加入量的增加 ,材料的韧性和抗剥落性提高 ,但由于其分散较困难 ,材料的填充密度较低 ,气孔率升高 ,导致其强度和抗氧化性降低 ;烧成温度超过12 0 0℃时 ,钢纤维熔化和氧化 ,又使材料的物理性能进一步降低 ,…     

无铬浇注料在垃圾熔融炉中的使用

垃圾熔融炉通常使用Ａｌ2 Ｏ3 -Ｃｒ2 Ｏ3 浇注料 ,但是由于铬公害的问题 ,需要开发新的垃圾熔融炉用无铬浇注料。为提高无铬浇注料的抗侵蚀性 ,采取如下措施 :1)采用在渣中溶解度比Ａｌ2 Ｏ3 低的ＭｇＯ和ＺｒＯ2 为主成分 ;2 )加入尖晶石和原位生成尖晶石来提高抗渗透性 ;3)使用经特殊处理的ＺｒＯ2 来防止异常膨胀、侵蚀和渣渗透。研制的无铬ＭｇＯ -ＭｇＯ·Ａｌ2 Ｏ3 -ＺｒＯ2 浇注料主要性能指标如下 :ｗ(ＺｒＯ2 )为 5 .0 % ,ｗ(Ａｌ2 Ｏ3 )为 32 .0 % ,ｗ(ＭｇＯ)为 6 1.0 % ,施工加水量 5 .7% ,体积密度 (ｇ·ｃｍ-3 )为 2 .99(110…     

SiO_2微粉对水泥结合刚玉质浇注料中低温化学键变化的影响

以电熔棕刚玉(8~5、5~3、3~1 mm)和电熔白刚玉(≤1、≤0.045 mm)为主要原料,添加α-Al2O3微粉和SiO2微粉制备铝酸钙水泥结合刚玉质浇注料,研究了经110、800和1 000℃热处理后含5%(w)Si O2微粉和不含SiO2微粉浇注料基质中化学键变化与浇注料强度的关系。采用XPS和FTIR研究Si O2微粉与水泥水化产物经110℃烘干和800℃热处理后的化学键变化。结果表明,经110和800℃热处理后,SiO2微粉和水泥水化物之间形成了Si—O—Al结合键。因此,在110~800℃,含Si O2微粉的铝酸钙水泥结合浇注料的强度较高的原因是Si O2微粉与水泥水化物之间形成了Si—O—Al化学键。     

Al_2O_3含量及热处理温度对Al_2O_3-SiO_2系浇注料抗铝液侵蚀性的影响

采用坩埚法和浸泡法研究了不同Al2O3含量(质量分数分别为80%~85%、65%~70%、40%~45%、25%~30%)及不同温度(分别为110、800、1100和1 400℃)热处理后的Al2O3-SiO2系浇注料的抗铝液侵蚀性,借助电镜和能谱分析研究了被850℃铝液侵蚀后试样的显微结构。结果表明:(1)随着Al2O3含量的增加,Al2O3-SiO2系浇注料的抗铝液侵蚀性增强;(2)在1 100℃热处理后,浇注料的抗铝液侵蚀性最差;(3)铝液渗入浇注料内部后,铝液中的Al和Mg与浇注料中的石英和莫来石相发生反应,将SiO2还原成Si,Al和Mg则氧化成Al2O3和MgO,MgO进而与Al2O3反应生成尖晶石,破坏试样的结构;(4)对于Al2O3含量较高的Al2O3-SiO2浇注料,尖晶石富集层较致密,可阻止铝液继续向浇注料内部渗透。     

造粒石墨加入量对Al_2O_3-SiC-C质浇注料性能的影响

以粒度为8~5、5~3、3~1 mm的电熔棕刚玉,粒度为≤1、0.045 mm的电熔致密刚玉,以及粒度为≤1、0.064 mm的SiC为主要原料,按骨料与基质料的质量比为71 29,复合加入2%(w)的硅粉和0.4%(w)的B4C为抗氧化剂,以w(C)≈35%的造粒石墨为碳源,并改变其加入量,制备了w(C)=0、2%、4%和6%的Al2O3-SiC-C质浇注料。研究造粒石墨加入量对浇注料物理性能、抗氧化性、抗渣性和抗热震性的影响。结果表明:随着造粒石墨加入量的增加,浇注料加水量增加,体积密度和强度降低,抗热震性提高;w(C)=4%时浇注料的抗氧化性最好;造粒石墨加入量的增加有助于提高浇注料的抗渣渗透性,抗侵蚀性也有所改善。     

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。     

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.