烧成与使用气氛对磷酸盐结合铬铝锆砖结构与性能的影响

首先研究了在空气中和埋炭条件下烧成时磷酸盐结合铬铝锆试样结构与性能的变化,然后探讨了在模拟使用气氛中二次处理后试样性能的变化,比较了空气中和模拟使用气氛下试样的抗侵蚀性能并分析了现场使用后铬铝锆砖的显微结构。结果表明:烧成气氛对磷酸盐结合铬铝锆砖结构与性能影响显著。空气中烧成时,磷酸盐能与氧化铬和氧化铝形成复合固溶体,提升材料的强度。埋炭条件烧成时,磷酸盐和部分氧化铬发生还原反应并生成一定量气相物质,材料基质中气孔数量和孔径明显增加,影响了氧化铬骨料与基质的结合,降低了材料的结合强度。使用过程中,铬铝锆砖边缘的磷酸盐和部分氧化铬在还原气氛下也会发生还原反应,使边缘的气孔数量及孔径明显增加,其抗侵蚀性能明显低于在空气中的抗侵蚀性能。     

锂铝硅玻璃对锆英石溢流砖的侵蚀性研究

玻璃溢流下拉法成型工艺中玻璃组分与溢流砖的匹配性至关重要。通过静态侵蚀实验和界面分析,研究不同组分锂铝硅玻璃对锆英石溢流砖的侵蚀性。实验结果表明：锂铝硅玻璃组成中氧化钠含量对锆英石溢流砖的侵蚀影响显著,氧化钠含量越高,锆英石分解温度越低;相同的玻璃组成,实验温度越高,玻璃对溢流砖的侵蚀越严重。     

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。     

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。     

含ZrO265%机压锆英石砖的研制

本文简要介绍了ＺｒＯ２６５％机压锆英石锆的研制工艺及材料的主要性能，认为原料纯度和材料的组织结构等对锆英石砖性能有影响．     

锆英石对镁铝铬不烧砖烧结性能的影响

以电熔镁砂、高纯镁砂、α-氧化铝微粉和氧化铬微粉为主要原料,研究分析锆英石对镁铝铬不烧砖热膨胀性、烧后试样常温物理性能以及热震稳定性的影响.结果表明:锫英石加入量小于4wt％时,镁铝铬不烧砖在1100 ～1300℃之间的线膨胀率和线膨胀系数随锆英石加入量增大而减小.锆英石加入量大于4wt％时,镁铝铬不烧砖在1100～1300℃之间的线膨胀率和线膨胀系数随锆英石加入量增大而增大,在1170℃时镁铝铬不烧砖试样的线膨胀率和线膨胀系数的增加趋势减弱.经1100℃和1500℃烧后的镁铝铬不烧砖试样烧后线变化率随着锆英石加入量增加而增大,加入4wt％锆英石的镁铝铬不烧砖试样在热震前后的常温耐压强度和热震后试样常温耐压强度保持率最高.     

未来高铝砖和铬铝砖的发展

在过去的１０年中,一项重大的技术革新大大提高了高铝砖及铬－铝砖的各项性能。本文阐述了该系列产品的发展和一些关键理化性能的改进过程,提高了材料在正常使用及特殊要求时的使用性能。     

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。     

溶胶-凝胶法制备不锈钢表面SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3涂层的研究

用溶胶-凝胶法在不锈钢表面制备了SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3，涂层，并用XRD、SEM等手段对其相结构、界面形貌进行了表征，且完成了900℃高温下的抗氧化性实验及FeCl3腐蚀实验。结果表明：预涂Al2O3-Cr2O3过渡层可使基体与涂层结合较好；涂有薄膜的不锈钢抗氧化性、耐腐蚀性均有显著提高。     

Cr2O3微粉加入量对Al2O3-Cr2O3质耐火材料性能的影响

以电熔铬刚玉和白刚玉为主要原料,用Cr₂O₃微粉部分替代电熔铬刚玉细粉,研究了Cr₂O₃微粉加入量对Al₂O₃-Cr₂O₃质耐火材料常温和高温性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明,随着Cr₂O₃微粉加入量的增加,原位形成了(Al_1-xCr_x)₂O₃固溶体,促进了烧结,材料的显气孔率先降低后升高,且(Al_1-xCr_x)₂O₃固溶体的晶格常数呈线性增加,符合Vegard定律。材料的常温抗折强度和常温耐压强度随Cr₂O₃微粉加入量的增加先升高后降低,在Cr₂O₃微粉加入量为15%(质量分数)时强度达到最大值。而当Cr₂O₃微粉加入量为20%(质量分数)时,由于有挥发现象,材料显气孔率上升,强度下降。材料高温抗折强度随Cr₂O₃微粉加入量的增加而增加,材料的残余强度保持率呈先降低后升高的趋势。     

添加铝铬渣的钢包水口座砖的研制和应用

为降低钢包水口座砖的生产成本,在0#浇注料配方(w):电熔白刚玉骨料70%、电熔白刚玉细粉10%、α-Al2O3微粉+镁铝尖晶石+氧化铬微粉15%、铝酸钙水泥5%的基础上,以等粒度铝铬渣骨料全部取代电熔白刚玉骨料(1#配方),再在1#配方的基础上以铝铬渣细粉全部取代电熔白刚玉细粉(2#配方),配制成3种浇注料,经搅拌、振动浇注成型、养护、干燥以及1 100和1 550℃热处理后,检测试样的体积密度、强度、抗热震性和抗侵蚀性等性能。结果表明:1)110℃烘干后,与0#试样相比,1#试样的体积密度变化不大,显气孔率略有升高,抗折强度略有降低,耐压强度显著提高;而2#试样的各项性能均有不同程度的下降。2)1 100和1 550℃热处理后,1#试样的各项性能指标均有比较明显的改善,高温抗折强度明显提高,抗渣侵蚀性优良,但抗热震性下降;而2#试样除高温抗折强度外其余各项性能下降明显。按综合性能最佳的1#配方制备的钢包水口上座砖在某钢厂60 t钢包上使用,1次寿命达80~90炉次,修补后寿命达110~120炉次,与钢包寿命同步。     

Al2O3-SiC系制品中添加物α-Cr2O3的行为

以电熔刚玉和SiC为基料的制品中添加适量亚微米级的绿铬(α-Cr2O3)时,烧成过程中α-Cr2O3生长到1～5 μm,并与刚玉表面接触区发生互扩散行为.SiC在氧化层中氧化并形成玻璃纤维,使氧化层的组分变为Al2O3-Cr2O3-SiO2系.所形成的高硅质液相能促进(Al2-x,Crx)O3固溶体析晶,晶体呈较大的六方柱状自形晶,长度达5～20 μm,长径比(a)为5～10.但此液相中不含Cr2O3.     

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.     

Optimization of corrosion resistance and mechanical properties of Al2O3-Cr2O3 refractories for waste incinerator

The corrosion resistance and mechanical properties directly affects the operation and service life of Al₂O₃-Cr₂O₃ refractories used in waste incinerators. In this study, ZrO₂ particles were introduced via vacuum impregnation to adjust microstructure and properties of Al₂O₃-Cr₂O₃ refractories. The results showed that the impregnated ZrO₂ particles and increasing impregnation times resulted in the decreased median pore size and increased compactness, and mechanical strengths of refractories were elevated from the inhibited cracks propagation by ZrO₂ particles. The decreased amounts of large pores and increased amounts of small pores from the filled ZrO₂ particles inhibited penetration of low melting point phases, and the formed CaZrO₃ phase from the reactions between corrosion reagent and ZrO₂ particles increased the viscosity of penetrated corrosion reagent, resulting in the decreased penetration index from 8.57% to 2.58%. Meanwhile, the filled ZrO₂ particles around alumina particles prevented reactions between molten corrosion reagent and alumina, leading to the decreased corrosion index from 3.78% to .74%. The decreased pore size and formation of CaZrO₃ phase were primary factors that enhanced the penetration resistance. And formation of wrapped layers from ZrO₂ particles around alumina particles presented prominent effects on the strengthened corrosion resistance of Al₂O₃-Cr₂O₃ refractories.     

液相法制备棒状Al2O3及Al2O3-ZrO2陶瓷复合粉体

采用二乙三胺五乙酸（DTPA）为配合剂,以简易的液相法合成出微纳米纤维状Al和Al-Zr前体,煅烧处理制备了棒状α-Al₂O₃和Al₂O₃-ZrO₂复合陶瓷粉体。同时研究了DPTA∶Al³⁺质量比、反应温度与时间对陶瓷粉体形态的影响。利用X射线衍射（XRD）、热分析（TG/DSC）以及扫描电子显微镜（SEM）对粉体进行了表征。结果表明：较高的DTPA∶Al³⁺质量比以及较长的反应时间有利于制备高长径比的纤维棒状Al和Al-Zr配合物前体。合成纳米纤维状α-Al₂O₃和Al₂O₃-ZrO₂前体的最优条件是反应温度60℃,反应时间5.5h,DTPA∶Al³⁺比例为1.2∶1。相应地,该前体煅烧后可以制备出棒状α-Al₂O₃和Al₂O₃-ZrO₂复合陶瓷粉体。     

不锈钢冶炼用铁水包Al2O3-SiC-C内衬砖的性能与侵蚀机理

铁水包内衬材料长期服役于间隔周期较长的高、低温交替环境,极易发生剥落与侵蚀损毁。为了探索影响铁水包内衬材料使用寿命的主要因素,对市面上四种铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的化学成分、物相组成、物理性能和微观结构进行了分析,并以高炉渣为侵蚀介质,重点研究了不锈钢冶炼用铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的侵蚀机理。结果表明:铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖中Al₂O₃含量越高,高温下制品的液相量越低,越有利于提高耐火砖的高温力学性能;随着含碳量的增加,铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的抗渣性得到明显改善,但抗氧化性及高温抗折强度呈下降趋势;高炉渣中CaO、MgO向耐火砖中渗透,与耐火砖中的Al₂O₃、SiO₂发生反应形成高熔点的镁铝尖晶石及低熔点的钙长石等,生成的低熔相会加剧耐火砖的侵蚀。     

Cr2O3-ZrO2材料的烧结及抗热震性研究

应用复合覆盖剂方法研究了Cr2O3-ZrO2材料在还原性气氛下的烧结和抗热震性.结果发现Cr2O3-ZrO2材料的烧结完全取决于Cr2O3的烧结;Cr2O3和ZrO2构成复合材料之后,可使其抗热震性明显提高.