HIsmelt工艺熔融还原炉用耐火材料的抗侵蚀性研究

为促进HIsmelt工艺的进一步发展和应用,根据HIsmelt工艺熔融还原炉(SRV)的特点,利用静态坩埚法对比研究了SRV渣在1 500℃下对铬刚玉砖、微孔刚玉-莫来石砖、刚玉-莫来石砖、刚玉-尖晶石砖的侵蚀。结果表明：1)铬刚玉砖抗SRV渣渗透侵蚀能力最强,因为FeO与铬刚玉砖中的Al₂O₃和Cr₂O₃反应生成高熔点物,抑制炉渣的渗透和侵蚀。2)微孔刚玉-莫来石砖中镁铝尖晶石与钙铝黄长石的生成在侵蚀层形成保护层,阻止SRV渣的渗透侵蚀,在3种无铬材料中,表现出最优的抗侵蚀性。3)刚玉-莫来石砖中由于大量钙长石的形成产生的缝隙造成渣的不断渗入,使得熔渣对砖的侵蚀较严重。4)刚玉-尖晶石砖中原位生成粒径小、活性高的尖晶石晶粒,能有效吸收熔渣中的铁离子形成镁铝铁复合尖晶石,阻挡SRV渣的侵蚀。     

熔渣气化炉用耐火材料的开发和使用现状

本文系统论述了熔渣气化炉的操作环境,炉衬热面耐火材料的发展现状和影响其寿命的因素,以及气化炉衬里存在的问题。在工业气化炉上取得使用经验的耐火材料中 Cr_2O_3含量均达60％～80％,它们分别为镁铬尖晶石质、铬铝锆质和铬铝质耐火材料。进一步提高气化炉衬使用寿命需要尽可能降低气化炉操作温度,稳定操作条件和不同部位进行综合砌衬。     

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。     

五种耐火材料的抗飞灰侵蚀对比试验

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最差。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。     

铝铬耐火材料抗侵蚀的热力学模拟

采用了热力学模型模拟方法,计算模拟了铝铬耐火材料与熔融还原炼铁渣的反应过程.计算结果表明三种耐火材料(10Cr2O3-90A12O3,50Cr2O3-50Al2O3和90Cr2O3-10Al2O3)与熔渣在1500℃条件下发生反应生成尖晶石相MgCr2O4和MgAl2O4.反应后熔渣中Al2O3和Cr2O3含量有所增加,说明在此条件下耐火材料在一定程度上发生了溶解,Al2O3和Cr2O3因而渗入熔渣.热力学模拟能够预测由于耐火材料的溶解作用使得该熔融还原炼铁渣对铝铬耐火材料的渗透深度更深.     

水泥回转窑烧成带用耐火材料的最新研究

对水泥回转窑烧成带用耐火材料的使用条件和要求进行了分析,并对近年来水泥窑用镁铬砖、镁尖晶石砖、镁钙锆砖的应用进行了探讨,指出所存在的缺点及改进措施。认为其发展方向为镁钙锆砖及尖晶石砖,并对其应用前景进行了展望,希望实现水泥回转窑的无铬化。     

镁锆砖的抗侵蚀性能研究

采用两种不同炉渣,用静态坩埚法对镁锆砖的抗侵蚀性能进行了研究,并通过SEM和XRD等分析手段对镁锆砖的侵蚀机理进行了探索。结果表明：两种炉渣对镁锆砖的侵蚀情况略有不同;抗渣试验过程中未发生ZrO2的晶相转变。镁锆砖的侵蚀机理为：渣中的CaO与砖中的ZrO2发生反应生成高熔点物相CaZrO3,CaZrO3的生成在方镁石晶间形成了致密保护层,从而阻止了渣对镁锆砖的继续侵蚀。     

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...     

硅莫砖的技术性能及其在水泥回转窑的应用

碳化硅与高铝矾土熟料生产碳化硅莫来石符合耐火制品的工艺技术发展,由于碳化硅氧化产生二氧化硅,与三氧化二铝反应形成莫来石(3Al2O3.2SiO2),能提高制品致密度和强度,在制品表面形成保护膜,可防止碳化硅进一步氧化,使碳化硅在高铝碳化硅砖中保持一定含量,提高制品的热震稳定性、耐磨性、抗侵蚀性。高强致密硅莫砖在水泥回转窑筒体上除烧成带以外的各个段带的使用寿命比高铝砖提高3～4倍。     

改善水煤浆气化炉内衬耐火材料抗侵蚀性能的探讨

分析了水煤浆加压气化炉用高铬耐火材料被侵蚀破坏机理,高铬砖破损的主要原因是煤渣的渗透使高铬砖大块剥落。在此基础上,在保持较好的抗热震性前提下,提出了用浸渍处理的方法来提高高铬耐火材料抗煤熔渣侵蚀性的设想,并进行了初步试验,初步研究结果表明,该方法合理、有效。     

协同处置危废对熟料生产运行影响数据对比分析研究

本文以某水泥窑协同处置危废项目为工程实例,数据分析协同处置危废对熟料台产、标煤耗、吨熟料发电量、游离钙、初凝时间、终凝时间、3 d和28 d抗压强度的影响,通过对其三年的运行数据进行统计,可知危废处置量与标煤耗、初凝时间和终凝时间呈负相关性,危废处置量与熟料台产、熟料发电量、游离钙、3d和28d抗压强度没有相关性。     

不同钾钠含量的焚烧炉渣对焚烧炉用铝铬锆砖的侵蚀

通过静态侵蚀法研究不同钾、钠含量的焚烧炉渣对焚烧炉用铝铬锆砖的侵蚀,以耐火砖的外观变化、耐压强度、质量变化率及K、Na的渗透量作为侵蚀评判依据。结果表明:危险废物中碱金属含量大于4%(w)时,对焚烧炉耐火砖有较强的侵蚀性和渗透性,易造成耐火砖耐压强度的急剧下降,且K盐的侵蚀程度和渗透性比Na盐的大;当危险废物中碱金属含量超过6%(w)时,炉渣容易发生结块,8%(w)以上则产生明显的结焦。     

锆英石对铝铬锆砖抗侵蚀性能及六价铬形成的影响

铝铬锆砖因具有优异的抗渣侵蚀性能,被作为炉衬材料广泛应用于工作环境恶劣的危废焚烧炉。然而,铝铬锆砖在制备和服役过程中可能形成有毒的水溶性Cr(VI),相关研究工作却未见报道。本研究分别以单斜氧化锆和锆英石为氧化锆源制备了两种铝铬锆砖,研究了铝铬锆砖在四种不同组成危废焚烧炉渣中的侵蚀行为及熔渣侵蚀前后砖中Cr(VI)的含量。结果表明,锆英石高温下分解形成单斜氧化锆和无定形的二氧化硅,促进化学稳定性较好的(Al,Cr)₂O₃固溶体的形成,提高了铝铬锆砖的致密化程度,同时改善了铝铬锆砖的抗渣侵蚀性能。此外,生成的二氧化硅可以还原砖中Cr(VI)化合物,降低铝铬锆砖中的Cr(VI)含量。熔渣侵蚀后,铝铬锆砖渗透层中Cr(VI)含量与熔渣成分密切相关。在被高碱性氧化物含量的熔渣侵蚀后,铝铬锆砖渗透层中的Cr(VI)含量较高,但锆英石作为氧化锆源的铝铬锆砖在不同熔渣中侵蚀前后的原砖层和渗透层内的Cr(VI)含量均低于欧盟限制标准。     

水泥回转窑烧成带用耐火砖无铬化研究进展

为实现水泥回转窑烧成带用耐火砖无铬化,对镁铝尖晶石砖、白云石砖、镁钙锆砖、镁铁铝尖晶石砖等无铬砖的研究进行了总结分析。     

水泥窑协同处置固危废对砷、铬挥发率的影响

结合窑系统运行情况和熟料质量分析,研究了协同处置固危废后熟料重金属砷、铬变化及其在水泥窑煅烧过程中的挥发情况。结果表明：总铬的挥发率随着固危废铬投加总量的增加而增加,水泥窑煅烧过程中,总铬平均挥发率为30.52%,为了确保水泥六价铬在国标限值内,熟料总铬含量应在60.84 ppm以内。处置硫化砷渣期间,砷挥发率有降低趋势,砷平均挥发率为38.44%,且水泥重金属浸出均在国标限值内。     

水泥窑协同处置液态危废对熟料生产的影响研究

针对水泥窑协同处置液态危废对水泥熟料生产的影响,文章从烧成系统、煤耗、熟料产量及质量和大气污染物排放四个方面研究分析.研究结果表明窑头废液处置期间:喂料量基本保持不变;会使二次风温波动幅度增加10 ℃左右;总煤用量基本没有明显波动;熟料产量均在5000 t/d以上,28 d抗压强度维持在55.2～55.6 MPa;颗粒...     

RH真空炉衬用无铬耐火材料抗渣性能的研究

对镁锆质、镁尖晶石质、镁尖晶石钛质和镁尖晶石锆质4种典型的无铬耐火材料的抗渣侵蚀性能进行了研究,并与RH真空炉下部槽用镁铬砖进行了对比。结果表明:炉渣对耐火材料的侵蚀主要是通过炉渣中铁氧化物、CaO、SiO2和MnO向材料内部扩散而产生的侵蚀反应造成的。镁锆质材料中的ZrO2吸收炉渣中的CaO生成高耐火性能的CaO.ZrO,使镁锆材料较其他3种MgO基无铬耐火材料具有更优良的抗炉渣侵蚀性。     

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.