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各种耐火材料抗碱腐蚀性能研究

2021-12-10

在气化炉内的大气腐蚀下,碱腐蚀对耐火衬里的破坏尤为严重。炉内碱金属蒸发冷凝进入耐火衬里,这是它富集和渗透的间隙,从而腐蚀和开裂衬里,损坏耐火衬里。目前,国内外对碱金属对耐火材料(以下简称:耐材)的腐蚀做了大量工作,常用耐火材料(以下简称:耐材)在碱性条件下的耐碱腐蚀性能如下:

(1)硅铝耐材

碱金属通过形成白榴石、钾霞石、β-刚玉等侵蚀Al2O3-SiO2耐火材料,它们的形成导致耐火衬里体积膨胀,导致碱裂纹的形成。反应产物取决于碱浓度和 Al2O3,SiO2 的含量,碱金属对各种硅铝耐材都有不同程度的破坏。

(2)含铬耐材

以镁铬、铬刚玉为原料制成的耐材具有较高的耐火性、耐高温性和优良的抗温变能力。镁铬耐材因其良好的耐碱性和优良的耐高温性,长期以来一直被用作碱回收炉的内衬耐材。 Cr203 在含铬的耐材中,尤其是在基体中Cr203有利于增加材料密度和热结合强度,减少气孔,提高抗渣腐蚀性能。但Cr2O3和铬矿在氧化气氛中很容易与碱金属氧化物(K2O、Na2O)反应生成低熔点的六价铬酸盐。一方面,不仅破坏了Cr2O3和铬矿的结构,而且形成的低熔点物质也渗透到砖中;另一方面,铬酸盐R2CrO4是一种弱氧化性化合物,化学稳定性高。

(3)铝酸钙耐材

CaO-Al2O3 二元体系包含两种重要的化合物,即二铝酸钙和六铝酸钙。由于其良好的水硬度能力、脱碳能力和高温性能,被广泛应用于建材、冶金、国防等行业,六铝酸钙(CaAl12019或CaO-6Al2O3,简称CA6)由于其较好的理化性能,近年来受到广泛关注。在CaO-Al2O3二元体系中,它具有抗水化和熔点(约1830°C),分解和熔化 CA6 晶体各向异性生长,可以是六种形式。

(4)镁铝尖晶石耐材

镁铝尖晶石(MgO.A12O3或MgAl2O4,缩写为MA)是Mg0-Al2O3二元体系中稳定的化合物。镁铝尖晶石具有各向同性八面体结构,Al-O和Mg-O通过离子键连接,其静电键强度相同稳定。这种晶体结构保证了耐材MA优异的热震稳定性和耐磨性,在氧化还原气氛下对游离SO2/SO3和K2O/Na2O具有更好的耐腐蚀性能,因此MA在耐材行业得到广泛应用。此外,镁铝尖晶石熔点高(2135℃)、导热系数低、热膨胀系数低、强度高、硬度高、抗冲击、耐强碱腐蚀,对氧化铁的作用也很稳定。

(5)复合材料

鉴于CA6和MA均具有良好的耐碱腐蚀性能,且CA6和MA的热膨胀系数相近,相容性好,可以任意配比,不存在膨胀失配问题。因此,两种材料可以结合使用,并开发了 CA6-MA 复合物与轻骨料结合,研究表明它具有良好的抗热震性、抗冲刷性、耐磨性和良好的抗渣侵蚀性。

(6)铝碳耐材

铝碳耐材广泛用于发生碱腐蚀的铁水预处理炉、冶炼还原炉等高炉,具有用途或潜在用途。其中,SiAION(碳化硅)与刚玉结合已发展成为大型高炉重要的耐材。在还原气氛中以下高炉渣对SiAION结合刚玉砖的腐蚀率相对较低:氧化铁、氧化钠、氧化钾等,反应生成铁铝尖晶石和少量针状β-氧化铝。但在氧化条件下使用SiC时,SiC被氧化为SiO 2 ,可生成碱金属硅酸盐,生成高温粘结相,与表层同步反应,易形成渣层。这方面可以减缓碱腐蚀过程,但是这种高温粘结相的存在还会粘附在耐材和灰烬上,它们会进一步变成霞石和其他低温共晶物,导致基体脆化和损坏。

以上就是各种耐火材料抗碱腐蚀性能研究,大家都了解清楚了吗?如果还有其他问题,可以告诉小编,小编整理好新闻以后,将在下一期新闻中与您会面,下期见。