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熔融炉用耐火材料及其性能

作者:admin 发布日期: 2020-06-23 二维码分享

熔融炉内的温度通常在1400-1700,有时高达1800.因此必须选择耐侵蚀性好的耐火材料。而且,炉内气氛和熔融物的碱度对耐火材料的使用效果也有很大影响,在选择材料时必须对有关条件进行认真分析。

熔融炉用耐火材料材质以氧化铝质、Al2O3-MgO质、Al2O3-Cr2O3质、Al2O3-ZrO2质、ZrO2质、SiC-Al2O3质居多,有浇注料也有耐火砖。实验和实际使用结果都证明,含有一定数量Cr2O3的耐火材料在焚烧炉中具有很强的耐侵蚀性,因而被大量用作内衬材料,其中包括含Cr2O3的耐火砖和含Cr2O3的不定形耐火材料。特别是随着材料中SiO2含量的减少和Cr2O3含量的增加,其使用寿命成倍提高。这主要是由于随着SiO2含量的减少,低熔点物质难以产生,Al2O3Cr2O3反应形成连续固溶体,具有很高的耐侵蚀性,而且渣的黏度因Cr2O3的增多而增大,从而抑制了炉衬材料的熔解。

但是,溶解渣中的Cr2O3在钙的环境中可能转变成有害的6价铬,这种转变在高温下比常温下要容易些。因此,在一般情况下,应避免使用含铬材料。在氧化气氛下可选用Al2O3ZrO2MgO等氧化物系耐火材料,也具有良好的抗侵蚀性。在还原性气氛下还可选用碳和SiC系耐火材料。不过,这些材料的耐用性暂时还远不能和含铬材料相比。这是目前亟须研究和有待解决的问题。

影响熔融炉用耐火材料使用的因素

A 炉内气氛对耐火材料的影响

由于采用熔融方式不同,炉内气氛也不同。一般来说,使用电极的电熔融方式容易成为还原气氛,使用重油等的烧嘴方式容易成为氧化气氛。在选择材质之际,很难对炭砖、碳化硅砖等非氧化物系耐火材料的使用气氛界限加以定义,不仅由于O2H2OCO2及其氧化性气体的浓度,而且由于温度、压力等,都将会导致气氛发生微妙的变化。虽然工业上难以再现实验室水平的气氛,但是作为其中之一例,对于同一质量的耐火材料,表23-39给出了改变气体气氛时熔融炉用耐火材料的耐蚀性比较。

SiC砖在氧化性气氛下的耐蚀性比在还原气氛下的约大10倍,因此从实际使用经验考虑,SiC系耐火材料在焚烧炉和熔融炉等使用的临界条件为O2=3%-10%左右,可根据1)使用温度;2FeO等金属氧化物;3H2OCO2等各种氧化性气体的使用条件决定SiC含量及材质。另外,SiC系炉材不宜在熔渣线以上的氧化气氛层使用,在炉底.好限定在被渣、金属覆盖的部位使用,宜在还原气氛下使用。

B 使用温度对耐火材料的影响

熔融炉的炉内.高温度通常为1400-1700,偶尔达到1800以上。而且,渣线下部的金属层的温度也达到1200-1300,炉内各部位都是高温区,可以说决定耐火材料在实际炉中的寿命与其.高使用温度密切相关。当熔融渣的温度超过1400-1500时,耐火材料的侵蚀比率急剧增大,尤其是黏土---高铝质耐火材料容易受到温度的影响,而且不定形耐火材料比定形砖更容易受到温度的影响。例如:在实际炉内的同一条件下,将同一化学组成的砖和浇注料混合砌筑时,砖的寿命是不定形耐火材料的2-3倍。

C 飞灰碱度(CaO/SiO2)对耐火材料的影响

在氧化物系耐火材料中,碱性砖.难受到CaO/SiO2的影响,Al2O3-Cr2O3等中性耐火材料由于CaO/SiO2增高,侵蚀量就增大。在非氧化物系耐火材料中,C-SiC砖比SiC砖难以受到CaO/SiO2的影响,但是随着温度的升高,也将加速侵蚀。由此可见,被熔解物的CaO/SiO2=1.0左右成为临界点,高于此临界点,使用MgO、尖晶石、C系耐火材料的效果好;低于此临界点时,.好使用Al2O3Cr2O3SiC系耐火材料。

D无铬的措施

如前所述,由于含铬耐火材料具有高耐火度(熔点2275),高耐蚀性等性能,所以被大量使用。然而,3价稳定的铬在高温区域与渣中的CaONa2OK2O等碱类相反应,生成对人体有害的6价铬。因此从环保的角度出发,希望开发使用非铬系耐火材料。作为无铬耐火材料,在氧化气氛下可选择Al2O3(熔点2050)、ZrO2(熔点2950)、MgO(熔点2800)等氧化物系耐火材料。在还原性气氛下,可以选择CSiC等非氧化物系耐火材料。表23-39中的Al2O3-MgO浇注料(MC-2)由88%Al2O310%MgO组成,相当于Al2O3-Cr2O3系浇注料中的Cr2O310%AC-2的耐蚀性。而且,伴随尖晶石的生产,产生二次膨胀,在CaO/SiO2高时,耐蚀性特别好。另外,SiC系耐火材料在还原气氛下具有很高的耐蚀性,由于渣侵入少,所以产生裂纹就少。据国外报道,SiC含量.好在40%以上,但需要按使用条件来决定。

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