含TiC熔渣对MgO-C砖的侵蚀机制

为了有效回收钛资源和满足高温碳化—低温氯化工艺对耐火材料的要求,采用热力学计算、XRD和SEM等研究手段分析了高温碳化过程中含TiC熔渣对MgO-C砖的侵蚀机制。热力学计算结果表明：1)温度越高,熔渣的侵蚀能力越强,当温度低于1 560℃时,熔渣与MgO-C砖反应生成MgAl₂O₄、Mg₂SiO₄和MgTi₂O₄等高熔点物相,对MgO-C砖侵蚀较慢,但当温度高于1 560℃时,前期生成的高熔点物相逐渐溶解,从而对MgO-C砖侵蚀加剧;2)随着碳化反应的进行,熔渣中TiO₂含量降低,TiC含量逐渐增加,熔渣对MgO-C砖的侵蚀逐渐减弱。用后MgO-C砖的显微结构分析发现：镁碳砖的侵蚀机制是气氛中氧气与碳反应,形成气孔,熔渣中TiO₂和SiO₂等再与基质MgO反应先形成高温中间相,随着反应进行再形成低熔点相,导致MgO-C砖逐渐被侵蚀。     

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。     

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。     

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。     

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(...     

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。     

Sc2O3加入量对菱镁矿制备镁砂性能的影响

为改善烧结镁砂性能,以菱镁矿经900℃煅烧后的轻烧氧化镁粉为主要原料,引入Sc₂O₃作为添加剂,经1 600℃煅烧3 h得到烧结镁砂试样。研究Sc₂O₃添加量(质量分数分别为0、1%、2%、3%和4%)对试样致密度、物相组成及显微结构的影响。结果表明：Sc₂O₃会固溶进入MgO晶粒并引起MgO晶格畸变,起到了活化晶格促进烧结的作用;同时Sc₂O₃会与镁砂中杂质成分CaO发生反应,在方镁石晶间生成高熔点的CaSc₂O₄相。因此,添加Sc₂O₃提高了试样致密度,当加入3%(w)时,致密性最好。     

Mg粉对Al2O3-C滑板材料性能的影响

以板状刚玉、α-Al₂O₃微粉、鳞片石墨和Mg粉为原料,以酚醛树脂为结合剂,制备了添加Mg粉的Al₂O₃-C材料,研究了不同温度埋炭处理后（600～1 400℃）Mg粉对不烧Al₂O₃-C材料性能的影响。结果表明：金属Mg活性高,Mg在600℃即可与O₂、CO或CO₂反应生成MgO陶瓷相,保护树脂碳不被氧化,且原位形成的MgO陶瓷相形成了紧密结合,产生强化作用,使不烧Al₂O₃-C材料的中低温强度提高;在1 000～1400℃,MgO和Al₂O₃生成MgAl₂O₄,且MgAl₂O₄的晶粒尺寸和生成量随着温度的升高而增加,对材料有增强作用;但1 400℃烧后试样的强度明显下降,这是由于生成MgAl₂O₄     

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。     

干压成型-固相反应法制备MgAl2O4多孔陶瓷

为了解决固相烧结法制备MgAl₂O₄多孔陶瓷过程中体积膨胀导致性能下降的问题，以d₅₀=1.1μm的Al₂O₃和d₅₀=1.5μm的MgO为主要原料，d₅₀=1.5μm的TiO₂为外加剂，用干压成型-固相反应法制备MgAl₂O₄多孔陶瓷。研究了热处理温度(1 300、1 350、1 400、1 450、1 500℃)和TiO₂外加量(质量分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对多孔陶瓷烧后线变化率、显气孔率、体积密度、物相组成和显微结构的影响。结果表明：1)随着热处理温度的升高，MgAl₂O₄多孔陶瓷的致密化程度提高，体积密度增大，显气孔率降低；2)随着TiO₂外加量的增加，MgAl₂O₄多孔陶瓷的烧后线收缩率增大，显气孔率...     

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。     

加废钢条件下铁水包的异常侵蚀与用材问题探讨

对铁水包的异常侵蚀进行了调研,对铁水包用砖的性能、组成与结构进行分析.结果表明:1)铁水包包壁采用的铝碳化硅碳砖与包底用铝碳化硅碳砖不同,含较多的叶蜡石,Al2O3含量只有36.32％(w);体积密度、显气孔率、耐压强度均低于行业标准的要求;其抗氧化性差,使用过程中氧化形成多孔层,造成砖衬结构疏松,引起断砖、局部磨损及...     

Corrosion mechanism of MgO-C bricks used as linings in a vanadium extraction converter

To extend the service life of MgO-C bricks used as linings in vanadium extraction converters, their corrosion mechanism was investigated using stationary immersion and rotary crucible methods at 1673 K. The effects of oxides in vanadium slag were studied using the slag invasion method. The results showed that a decarburization layer was formed but was not effectively sintered under vanadium extraction conditions, resulting in it having a loose structure and poor binding strength. When slag-splashing technology was applied to protect the converter, the decarburization layer and slag-splashing layer easily fell off due to scouring by the molten pool. Consequently, the poor strength of the decarburization layer was the main reason for the poor anti-erosion performance of the MgO-C bricks and the weak effect of slag-splashing technology. In addition, higher contents of SiO₂ and TiO₂ in vanadium slag could form low melting point compounds and increase the thickness of the decarburization layer, thereby accelerating the MgO-C brick corrosion rate. Higher contents of FeO in the vanadium slag not only formed low melting point compounds but also caused a decarburization reaction with the MgO-C bricks. However, with increases of V₂O₃ in the slag, the formation of high melting point compounds decreased the corrosion rate and corrosion depths.     

镁硅质防粘渣涂料的防粘渣试验及其应用

为了验证以菱镁矿、石英、黏土、氧化铬微粉及磷酸盐为原料制成的镁硅质防粘渣涂料的防粘渣性能,采用静态坩埚法(1 600℃3 h,空气气氛)对比研究了转炉钢包渣线用普通镁碳砖和VOD钢包渣线用低碳镁碳砖在涂覆该涂料前后的防粘渣性能,分析了试验后涂料的显微结构,探讨了涂料的防粘渣机制,并在宝钢进行了实际使用试验。结果表明:防粘渣涂料在熔渣与镁碳砖之间形成了明显的隔离层,起到了较好的防粘渣作用。这是由于,防粘渣涂料在1 600℃的平衡物相为MgO、M2S及MA与MK的固溶体,无液相出现,隔离了镁碳砖与熔渣的接触,不易被钢渣溶解,也不与镁碳砖发生烧结反应,还在一定程度上保护炭素不被氧化,加之其较大的体积收缩和排气反应,使其容易与粘附在其表面的熔渣一起脱落,从而起到防粘渣的作用。实际使用表明,该涂料大大减轻了钢包的粘渣程度,并延长了渣线和包口镁碳砖的使用寿命,得到了钢厂的认可。     

硅钙摩尔比对准东煤燃烧过程中矿物演变及灰熔融特性的影响

选择准东高钙五彩湾(WCW)煤作为研究对象,通过改变煤灰中硅钙摩尔比(M)研究煤灰熔融特性及矿物演变的变化规律,进一步借助FactSage热力学计算软件进行矿物平衡预测。研究表明:在WCW原煤灰中,矿物CaSO₄演变生成低熔点矿物Ca₂MgSi₂O₇,使得原煤灰借助灰熔融温度(AFTs)预测其结渣、玷污时出现较大偏差。对于混煤灰,当M升高至3时,相比原煤灰,其中矿物CaSO₄的分解提前,SiO₂优先与CaO反应生成熔点较低的矿物CaMgSi₂O₆,进而引起混煤灰的熔点降低;当混煤灰中M升高至5时,充足的SiO₂会与MgO发生反应,生成高熔点矿物Mg₂SiO₄,使得此时混煤灰的AFTs显著提升,改善了煤灰熔融特性。热力学计算矿物平衡结果与X射线衍射分析(XRD)结果吻合较好,吉布斯自由能结果验证了矿物演变过程的合理性。     

MgAl2O4:Ce荧光粉辐照合成及发光机理研究

通过伽马射线辐照辅助聚丙烯酰胺凝胶法合成了MgAl₂O₄和MgAl₂O₄:Ce荧光粉。通过X射线粉末衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、紫外可见分光光度计和荧光分光光度计研究了MgAl₂O₄:Ce荧光粉的晶体结构、表面形貌、光学性质和发光性质;基于实验所获得的结果,分析了纳米级MgAl₂O₄:Ce荧光粉的发光机理。实验结果表明:采用伽马射线辐照辅助聚丙烯酰胺凝胶法制备纯相MgAl₂O₄和MgAl₂O₄:Ce荧光粉的结晶温度要比传统聚丙烯酰胺凝胶法低100 ℃左右;MgAl₂O₄:Ce荧光粉的平均颗粒尺寸为14 nm,Ce离子掺杂后导致样品颗粒细化;Ce离子的掺入,降低了MgAl₂O₄的能带值,改善了其颜色性质和发光性质;当采用275 nm的光去激发MgAl₂O₄:Ce荧光粉时,获得了425 nm和464 nm的蓝光发射。通过能量传递原理分析认为,杂质缺陷（Ce³⁺）在整个发光过程中扮演了重要角色。MgAl₂O₄:Ce作为一种抗辐射能力强的荧光粉,在空间照明领域具有很好的应用前景。     

Cr2O3含量对玻璃熔体黏度和熔化特性的影响

为了保证玻璃液顺利浇注成型,并为高炉渣和铬铁合金渣协同制备CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-Cr₂O₃体系建筑微晶玻璃提供基础的工艺技术参数,采用FactSage7.1热力学软件绘制CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-Cr₂O₃玻璃体系的五元相图,并通过试验探究基础玻璃熔体的黏度和熔化特性。结果表明,在FactSage7.1绘制的相图中,随着Cr₂O₃含量的增加,相图的液相区范围不断缩小,表明玻璃的进一步熔化受到阻碍。晶核剂 Cr₂O₃的质量分数由0.85%增加到2.05%的过程中,玻璃熔体黏度逐渐减小,熔化性温度逐渐升高,在采用熔融法制备CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-Cr₂O₃体系基础玻璃时应使熔融温度高于1 469 ℃。Cr₂O₃含量增加会使基础玻璃熔化温度升高,具体表现为各组试样的软化温度、半球温度和流动温度均不断升高,因此应尽量降低基础玻璃原料配比中Cr₂O₃的含量。     

Effects of crystal structures on luminescent properties of Eu doped Ca–Al–O systems

To investigate the correlations between the structural transformations of calcium aluminates and luminescent properties, Eu doped Ca–Al–O system phosphors were synthesized by solid-state reaction process in H₂ atmosphere with CaCO₃, Al₂O₃, Eu₂O₃, and a flux, H₃BO₃ as starting materials. Various phases such as CaAl₂O₄, CaAl₄O₇, Ca₃Al₂O₆, and Ca₁₂Al₁₄O₃₃ were achieved depending on firing temperature, flux amounts, and the mixing ratio of CaO to Al₂O₃. Among various phases, only CaAl₂O₄ contributed to a strong blue emission at 440 nm with an excitation wavelength of 330 nm.