灰熔融炉用耐火材料及使用.pdf
熔融金属处理用新型金属材料及耐火材料的研究
1前言在炼铝、炼钢和金属铸造工业中,液态金属在熔炼、再循环和运输中其所用的耐火材料与金属液和炉渣的接触会产生严重的腐蚀、磨损和剥落。
随着能量通过容器壁损失最终侵蚀容器墙,耐火材料的腐蚀和磨损引起熔体的污染和耐火材料的破裂。
在钢的精炼操作中,将之浸入到Z ,Zn-5%Al (Galfan !),Z n -55%Al (Galv alume !)和Al-8%Si (镀铝层)的镀锌熔池中。
镀槽温度随铝含量,从440℃镀锌层到680℃镀铝层而不断升高。
浸入式部件被用在上述材料的金属熔池中以作为钢本身的浸渍和控制镀层厚度。
常用的金属熔池通常以镀层作为浸入部件的防侵蚀保护。
侵蚀的程度随着熔池内铝含量和熔池温度的升高而加剧。
在改变整个工艺的过程中,有大量的能量熔融金属处理用新型金属材料及耐火材料的研究摘要:美国能源部和23家熔融金属公司(钢、铝及金属铸造)及其供应商正在致力于熔融金属处理用新型金属材料和耐火材料的课题研究。
实验制定了分三步走的三年计划,包括在工业热浸线生产镀锌、电镀层扩散处理和Galvalume 新电解槽部件材料的试验及在铝和金属铸造工业中试验新型耐火材料。
工业调研和失败分析与研究活动一起推动了材料的发展。
关键词:金属;耐火材料;镀锌;合金中图分类号:TQ175.1文献标识码:A文章编号:1673-7792(2007)04-0026-05增加了1.2%,相反,结晶水的含量却降低了0.8%。
9结论在Incheon INI 钢厂炉衬采用新型的Skamo lVIP-12HS 板,在生产线上已改善了钢包的工作性能。
使用1607炉次后的炉衬分析证明Skamo lVIP-12HS 板热性能、物理性能和部分化学性能方面是稳定的。
使用1607炉次后的板材的冷态耐压强度是原强度的90%,使用后板材的热导率比使用前的较好些或相同。
用后板材在长度方向显示有小的收缩,但在宽度和厚度方向没有收缩。
厚度方向的膨胀可能是板材表面粘有火泥的原因。
《耐火材料基础知识》课件
在铜、铝等有色金属的冶炼和加工过程中，耐火 材料也扮演着重要的角色，对于保护炉衬和提高 产品质量具有重要作用。
核能领域
核能领域对于耐火材料的要求极高，需要具备优 良的高温性能、化学稳定性和抗辐照性能，为核 能技术的发展提供支撑。
耐火材料的发展趋势
高性能化
提高耐火材料的性能指标，以满足高温、高速、 高负荷等苛刻工况的需求。
复合耐火材料
通过将不同材质的耐火材 料进行复合，形成具有多 重性能的复合耐火材料， 以满足复杂工况的需求。
绿色耐火材料
研发低污染、低能耗的绿 色耐火材料，减少对环境 的负面影响，推动耐火材 料行业的可持续发展。
耐火材料的应用前景
1 2 3
钢铁工业
随着钢铁工业的发展，对耐火材料的需求量不断 增加，尤其在高炉、连铸和轧钢等关键部位，需 要高性能的耐火材料。
维护保养
为了延长耐火材料的使用寿命，需要 定期进行维护保养，如检查、修复、 更换等。
环境友好
耐火材料在使用过程中应尽量减少对 环境的污染，符合可持续发展的要求 。
05
耐火材料的发展趋势与展望
新型耐火材料的研发
纳米级耐火材料
利用纳米技术，开发出具 有高性能的纳米级耐火材 料，具有更佳的抗热震性 能和高温强度。
环保化
加强环保意识，研发低污染、低能耗的耐火材料 ，推动行业的可持续发展。
智能化
利用传感器、物联网等先进技术，实现耐火材料 的智能化监控和管理，提高生产效率和安全性。
晶体结构
指耐火材料中的晶体颗粒的大小 、形状、取向及分布情况，对耐 火材料的力学性能和高温性能有
重要影响。
玻璃质结构
指耐火材料中的玻璃质成分的粘度 、流动性及稳定性等，对耐火材料 的抗热震性能和高温性能有一定影 响。
电炉(矿热炉、电弧炉)耐火材料基础知识、分类、特性与选择方法
电炉（矿热炉、电弧炉）耐火材料基础知识、分类、特性与选择方法一、分类1、耐火材料按化学矿物组成可以分为8类：硅质材料。
硅酸铝质材料。
镁质材料。
白云石质材料。
鉻质材料。
炭质材料。
锆质材料。
特种耐火材料。
2、耐火材料按化学特性可以分为3类：酸性耐火材料。
中性耐火材料。
碱性耐火材料。
3、耐火材料按耐火度可以分为3类：普通耐火材料，耐火度为1580-1770度。
高级耐火材料，耐火度为1770-2000度。
特级耐火材料，耐火度高于2000度。
4、耐火材料按成型工艺分类可以分为7类：天然岩石加工成型。
压制成型耐火材料。
浇注成型耐火材料。
可塑成型耐火材料。
捣打成型耐火材料。
喷射成型耐火材料。
挤出成型耐火材料。
5、耐火材料按热处理方式可以分为4类：烧成砖。
不烧砖。
不定型耐火材料。
熔融（铸）制品。
6、耐火材料按形状和尺寸可以分为5类：标型制品。
普型制品。
异性制品。
特型制品。
其他，如坩埚、皿、管等。
7、耐火材料按用途可以分为：钢铁行业用耐火材料。
有色金属行业用耐火材料。
石化行业耐火材料。
硅酸盐行业（玻璃窑、水泥窑、陶瓷窑等）用耐火材料。
电力行业（发电锅炉）用耐火材料。
废物焚烧熔融炉用耐火材料。
其他行业用耐火材料。
二、耐火材料理化特性1、荷重软化点是表征材料在高温和荷重共同作用下的抵抗能力，也表征材料呈现明显塑性变形的软化温度；该点是指试样在连续升温条件下承受恒定荷载而产生变形的温度。
耐火砖在常温下耐压强度很高，但在高温时再受压就会产生变形，其耐压强度显著降低。
将耐火材料制品每平方厘米的面积上加2千克静负荷，然后加热，逐渐升温，当耐火材料制品发生一定的变形时的温度成为荷重软化点。
因此，荷重软化点也是用来评价耐火材料制品高温结构强度的重要指标。
2、抗热震性，在温度急剧变化的情况下耐火材料能够不开裂、不剥落的性能称为抗热震性，又称为耐急冷急热性、或抗温度急变性、或耐热崩裂性、或耐热冲击性、或热震稳定性等。
可根据标准规定测出各种耐火材料的抗热震性能。
耐火材料的应用原理
耐火材料的应用原理1. 引言耐火材料是一种具有高温稳定性、耐高温热疲劳性以及耐化学侵蚀性的材料，广泛应用于各种高温工业领域，如冶金、玻璃、陶瓷等。
本文将介绍耐火材料的应用原理。
2. 耐火材料的种类耐火材料可以分为无机非金属耐火材料和金属耐火材料两大类。
2.1 无机非金属耐火材料无机非金属耐火材料是指由无机非金属材料制成的具有耐高温和化学稳定性的材料，常见的有以下几种： - 耐火砖：主要由高纯度的二氧化硅、三氧化二铝等原料制成，具有较高的耐火性能和抗冲刷性能。
- 硅酸盐耐火材料：由硅酸盐类粘结剂和硅酸盐颗粒组成，能够耐受较高的温度。
- 碳材料：由高纯度的炭素制成，具有高温稳定性和优良的导热性能。
2.2 金属耐火材料金属耐火材料是指由金属材料制成的具有耐高温和化学稳定性的材料，常见的有以下几种： - 高温合金：由金属和非金属元素组成，具有较高的耐热性能和抗氧化性能。
- 不锈钢：由铁、铬和其他合金元素组成，能够在高温环境下保持良好的耐用性。
- 铜材料：由铜制成，具有良好的导热性能和抗腐蚀性能。
3. 耐火材料的应用原理耐火材料的应用原理主要涉及其物理和化学性质。
3.1 物理性质耐火材料的物理性质对其应用性能有重要影响。
以下是一些常见的物理性质及其应用原理： - 高温稳定性：耐火材料应具备较高的耐高温性能，能够在高温环境下保持结构稳定性和强度。
- 热膨胀性：耐火材料应具有适当的热膨胀性，能够在高温下承受热膨胀产生的应变，防止破裂。
- 导热性：耐火材料应具有良好的导热性能，能够迅速传导和扩散热量，以保证材料的温度均匀性。
- 密实性：耐火材料应具备一定的密实性，以提高其耐火性能和抗渗漏性能。
3.2 化学性质耐火材料的化学性质对其应用环境的酸碱性有一定要求。
以下是一些常见的化学性质及其应用原理： - 抗侵蚀性：耐火材料应具备抵抗酸碱侵蚀的性能，能够在酸碱性环境下保持稳定性和耐久性。
- 低氧化性：耐火材料应具有低氧化性，能够在高温氧化条件下防止材料的氧化破坏。
废弃物熔融回转窑用耐火材料的损毁
图３
锅 包 包衬 结构
世
ａ 他 筑 ｎ 包 时出 利 耗 址 ｔ ｌ ｝．
… 政 世 ｌ 钒 世 尤 ｌ
工 艺 的 变 化 。通 常 ，从 炼 钢 温 度冷 却 后 自云 石 砖 呈 现 出 负 的 水 ， 线 变 化 ｌ 可 逆 收 缩 １ 因 ＾ 不 。 此 ， 白 云 石 砌 筑 的 钢 包 拆 包 时 发 现 有 渗 钢 现 象 当 钢 包 温 度 降 低 到 １ ０ Ｔ （６ ￣ 时 ， 白 ４ ０ ７ ０Ｃ） 云 石砖易发 生水化 和粉化现象 ： 铝镁 碳 砖 能 克 服 使 用 自 云 石 砖 出现 的许 多 问 题 ．部 分 原 因 是 由 于 在 砖 的 工 作 面 形 成 尖 晶 石 ， 用 锥 镬 碳 砖 取 代 白云 石砖 后 ，钢 包 使 用 寿 命 由原 来 约 ４ ５次 提 高 到 １０次 。 ＩＳ Ｏ 将 继 ０ ＰＣ 续 探讨 提 高 钢 包 用 耐 火材 料性 能 ，并 实 现 包 壁 包 底 的整 体 浇 注 。
的三 分之 ～ 。
关 键 词 同转 窑 式 熔融 炉
废弃物
高 Ｃ ｒ 砖 ０
高耐 蚀 性浇 注料
无 铬 化
１ 前 言 废 弃 物 处 理 原 来 焚 烧 处 理 为 主 ，但 是 由
于 采 取 防 止 二 恶 英 对 策和 受 到 焚 烧 灰 处 理场 之 限 制 等 ，可期 望 减 容 化 和 渣 再 循 环 利 用 的熔 融
８ ％ 的 预 制 包 底 能 与 整 个 包 役 同 步 ，并 且 渗 钢 ５ 最 少 ；其 余 １ ％ 的 包 底 要 再 换 一 次 耐 火 砖 以 ５
便 达 到包役 寿命 。
工业常用耐火材料砖分类成分及用途
刚玉莫来石项目名称单位莫来石砖再烧结电熔莫来石砖莫来石-刚玉砖 刚玉-莫来石砖Al 2O 3 % ≥70 ≥75 ≥80 ≥90 SiO 2 % ≤25 ≤23 ≤18 ≤8 Fe 2O 3 % ≤0.5 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.3 显气孔率 % ≤17 ≤14 ≤19 ≤18 体积密度 g/cm 3 ≥2.55 ≥2.65 ≥2.70 ≥2.90 常温耐压强度 MPa ≥90 ≥100 ≥80 ≥100 荷软开始点 （0.2MPa,0.6%）℃≥1630 ≥1700≥1650≥1700 用途 --玻璃熔窑上部结构砖、料道砖、盖板、冶金极其它工业中温窑炉内衬，炭黑反应炉急冷段、停留段内衬。
玻璃熔窑上部碹顶、碹脚砖、其它工业热工设备内衬。
玻璃熔窑上部结构砖、盖板，成型部件，中温炭黑反应炉和其它热工装置衬里。
高温用莫来石-刚玉匣钵。
玻璃熔窑上部结构砖、料道砖、盖板、成型部件，中温炭黑反应炉内衬和其它热工装置衬里。
高温用刚玉-莫来石匣钵。
耐火材料种类和特性耐火材料生产工艺流程1.黏土砖组成：化学组成：变化很大，主要成分Al2O3和SiO2，大致范围如下：Al2O3：30~46%，SiO2：50%~70%、Fe2O3：1.0~3.0%、TiO2：1.0~2.5%、(R2O+RO)：1.0~4.0% 原料与工艺：以黏土熟料为骨料，以软质黏土作结合剂，半干法或可塑法成型，1300~1400℃烧成性质：耐酸性渣侵蚀，对碱性渣的抵抗力稍差；热膨胀系数不大，抗热震性较好；荷重软化温度远小于耐火度，这是一大缺点，软化开始与终了温度的间隔很大，不会很快坍陷2.硅砖组成：化学成分：SiO2：94%~98%、Al2O3：0.2~2%、CaO：1.5~3.5%、Fe2O3：0.3~3%、R2O：0~0.5%原料与工艺：石英石、废砖、石灰、矿化剂和有机结合剂。
SiO2含量不低于96%的石英石少量矿化剂（如铁鳞、石灰乳）和结合剂（如糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液）混练→成型→干燥→烧成等工序玻璃窑用硅砖高温体积稳定，不会因温度波动而引起炉体变化。
耐火材料基础知识
在温度、气氛范围 等方面都大大拓宽， 更有利于反应控制。
Blue： Atmosphere III Red： Atmosphere I Black： Atmosphere II
合成亚铁铝尖晶石的方法， 201010104503.5 公开日：2010.09.08 一种合成富铝亚铁铝尖晶石 的方法，2010101045590 公开日：2010.10.06
（1）电熔白刚玉 以煅烧氧化铝或工业氧化铝为原料，在电弧炉中高温熔化而成，Al2O3＞99%， 白色，块状，气孔率6～10％。 （2）致密电熔刚玉 以工业氧化铝为原料，加入外加剂，在电弧炉中熔融而成。外观呈灰色， Al2O3＞98%，气孔率＜4％。 注意：C＜0.14％ Al4C3 + 12H2O （3）电熔棕刚玉 以天然铝矾土为原料，以碳素（主要是焦炭）为还原剂，同时加入铁屑为沉降 剂（澄清剂），以形成硅铁沉于电炉炉底。 Al2O3＞94.5%，颜色呈棕褐色。 4Al(OH)3 + 3CH4↑
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透气砖（porous plug）：由弥散型向定向型发展，材质（ 刚玉、铬刚玉）质浇注料浇注而成，但与包衬寿命难以同步 快速更换透气砖系统：底板焊在钢包底部，安装时夹持装置 夹住透气砖并使其就位在中心位置上，更换时松脱楔形砖。
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Slots in length-section 沿长度方向的截面 Castable 浇筑料
Al2O3-MgO-C
砖钢包衬
铝钒土 85-89% 镁砂 石墨 6-8% 5-7% 3-4%
酚醛树脂
（1）工 科——侧重应用，一切以实用为主 （2）学科基础课——化学与材料 （3）复 合 材 料——多组分多物相 （4）理 论 少——非均质、非均相 （5）组分多、体系繁杂——经验非常重要！
垃圾熔融炉用耐火材料的开发
Ｃ （ｌ ）、２ ａ Ａ ２３ＳＯ 等 。 ａＣＯ ２ Ｃ Ｏ・ ｌ ・ｉ２ ０
分 别检 验 了这些 物 质 同耐 火材 料 之 间 的关 系 ， 很 难 看 出重 金 属 对 耐 火 材 料有 任 何 影 响 。 还 原 条 件 下 碱 盐 几 乎 对 含 铬 耐 火材 料 没 有 影 响 ，但 是 氧 充 足 条件 下 ．它 们 的作用 却 十分 显 著 。 比较 碱 盐 对 Ｃ ２ 耐 火 材 料 所 产 生 的影 响 ， ｒ 质 ０
３ 镁 铬 质 耐 火 材 料
飞 灰 通 常 包 含 Ｃ 、Ｐ ｄ ｂ、Ｚ 、Ａ ｎ ｓ等 重 金 属 及
Ｎ 、Ｋ、Ｓ ｌ ａ 、Ｃ 等金 属 盐 ，且 碱 度 （ ａ ／ｉ２ Ｃ Ｏ ＳＯ ）高 。 通 过 Ｘ射 线衍 射 曾识 别 出了飞 灰 中 的多 种化合 物 ，
如 Ｋ Ｉ ａ Ｉ ａ ｌ Ｎ ２Ｏ 、Ｃ Ｃ ３ ａ Ｉ Ｈ、 Ｃ 、Ｎ Ｃ 、Ｃ Ｃ２ ａ ４ ａ Ｏ 、Ｃ ＣＯ 、 Ｓ
用 于 砌 筑 熔 融 炉 的耐 火 材 料 因炉 内部 位 的不
同而 不 同 ，比如 ，性 能 高 的 耐火 材 料用 于 与熔 渣 接 触 的 热 面 区 。熔 渣包 含 碱 性 物 质 如 Ｎ ａ Ｏ、Ｋ ０ ２ 等 ，酸 性 物质 如 Ｃ 、Ｓ ４ ，并 具有 ０３ １ ｌ ｏ等 ．～ ． ５的低 碱 度 。 同 时 ，因 为 经 过 了 １ ０ ～ ８ ０Ｃ的 高 温 处 ３ ０ １０ ￣
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２０ ０ 第３８年第ｌ ３ ２月 卷 期
耐 火 与 石 灰
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第 29 卷第 2 期 工业炉Vol. 29 No. 2 2007 年 3 月Industrial FurnaceM ar. 2007灰熔融炉用耐火材料及使用吕春江, 赵俊国, 王文武, 刘春霞, 刘国华( 中钢集团洛阳耐火材料研究院, 河南洛阳 471039)摘 要: 对垃圾焚烧灰渣熔融炉的种类及其主要耐火材料进行介绍, 从炉内气氛、熔融灰种类、不同使用部位等方 面叙述了不同灰熔融炉用耐火材料的耐侵蚀性能, 同时从机理上对熔融温度、熔渣冲刷等工作条件的影响进行了分析, 指出了灰熔融炉对耐火材料品质的一般要求及今后需要解决的问题。
关键词: 垃圾焚烧灰渣熔融炉; 耐火材料 ; 耐侵蚀性能 中图分类号: TF065 1+1文献标识码: B文章编号: 1001- 6988( 2007) 02 0044 04Refractories for Ash Melting Furnace of Incineratorand Their ApplicationLV Chun jiang, ZHAO Jun guo, WANG Wen wu, LIU Chun xia, LIU Guo hua( Luoyang Institute of Ref ractories Research, Sinosteel Corporation, Luoyang 471039, China)Abstract: The type of ash melting furnaces and its main refractories are introduced. The erosion resistance of refractories for ash melting furnace of incinerator is described from different atmosphere, type of ash and using ar eas. The influence of operating conditions, such as melting temperture, the movement of slag etc is analyzed from the erosion mechanism. In the end, the general properties of refractories for ash melting furnace and some problems are pointed out.Key words: ash melting furnace of incinerator; refractories; erosion resistance用传统垃圾焚烧技术处理城市生活垃圾后产生 的炉渣和烟尘量一般分别为原垃圾重量的 10% ~ 20% 和 1%~ 5%, 如果再加上烟气净化处理及焚烧 过程中加入的各种药剂形成的总灰渣量占原垃圾量 的35% ~ 45%[ 1]。
又由于焚烧温度不是很高, 在这些灰渣中会含有一定量未燃尽可燃物、重金属和二 恶英类等物质, 如果对它们处理不当会对土壤、地下 水以及大气等造成严重污染。
目前对这些灰渣进行 熔融固化的方法是世界上普遍采用的一种比较安全 的方法。
熔融技术的主要优点: 对焚烧灰渣进一步 减容; 解决重金属的二次污染问题; 控制二恶英的形 成; 实现资源的再利用。
然而由于其能耗大、成本 高、系统结构复杂、规模庞大, 技术实现有一定难度。
我国在这方面的研究与应用相对其他发达国家而言 还有一定的差距, 因此有必要加强这方面的探索。
收稿日期: 2006- 11- 27作者简介: 吕春江( 1979 ) , 男, 硕士研究生, 从事碳化硅耐火材料的研究和应用工作.1 灰熔融炉的种类及其耐火材料废弃物熔融炉可分为垃圾焚烧灰渣熔融炉和气化熔融炉。
气化熔融是直接把废弃物进行热解与熔融的一种垃圾处理方法,是垃圾无害化处理的一个发展方向。
垃圾焚烧灰渣熔融炉,简称为灰熔融炉,是在垃圾焚烧炉的基础上对焚烧灰进行熔融处理,在国外特别是日本使用较为普遍。
灰熔融炉可根据加热方式分为燃料加热和电加热两种,其中电加热方式又可分为:电阻炉、等离子炉、电弧炉、感应炉等。
烧嘴加热方式可分为:表面熔融炉、旋转燃烧炉、回转窑式熔融炉等。
图1和图2 分别为典型电加热熔融炉和烧嘴加热熔融炉的结构示意图[ 2]。
根据各类熔融炉操作条件可选用不同种类的耐火材料。
按照材质的不同可把它们分为含碳耐火材料、碳化硅质耐火材料和氧化物耐火材料等3大类,44工业炉第29卷第2期2007 年 3 月表1为当前各类熔融炉用耐火材料的使用状况,表 2 为部分耐火材料的性能指标[ 3]。
图1 电加热灰熔融炉示意图图2烧嘴加热的灰熔融炉示意图表1灰熔融炉类型、工作气氛和典型耐火材料的使用炉型及特点炉内气氛所用的主要耐火材料电弧加热弱氧化Al2O3 Cr2O3、Al2O3 SiC、SiC电加热熔融炉电阻加热还原 C SiC、SiC等离子加热氧化Al2O3 Cr2O3 ( ZrO2) 、MgO Cr2O 3、SiC还原 C SiC、SiC表面熔融氧化Al2O3 Cr2O3 ( ZrO2) 、SiC燃料加热熔融炉旋转燃烧氧化Al2O3 Cr2O3 ( ZrO2) 、SiC回转窑氧化Al2O3 Cr2O3 ( ZrO2) 、SiC表2灰熔融炉中一些耐火砖的主要性能指标材料种类SiC C SiC Al2O3 Cr2O3及其标号DRL 100FCZ 4 SBN S100R SCX S90 13 CBC 20AG 1 CBC 15AG 1气孔率/ % 11. 0 11 5 17 5 18 0 15 5体密/ ( g cm - 3) 2. 75 2 75 1 88 1 83 3 45C. C. S/ MPa 120 140 30 20 120M . O . R/MPa 44. 0 30. 0 10. 0 6. 0 19. 5 线膨胀系数(1 000!) / % 0. 45 0. 4 0. 4 0. 4 0. 8热导率( 1 000!) / (W m - 1K- 1) (350!) 28 14 26. 5 28. 0 3. 6Al 2O3/ % 7 4 72 化学组成SiC/ % 95 90 ( SiC+ C) 86 ( SiC+ C) 88Cr2O3/ % 18ZrO 2/ % 3性能特点耐侵蚀性耐侵蚀性耐侵蚀性耐侵蚀性耐侵蚀性高热导率高热导率高热导率高热导率主要应用电弧炉等离子炉电阻炉电阻炉等离子炉等离子炉等离子炉等离子炉旋转燃烧炉2 灰熔融炉用耐火材料的侵蚀时不同气氛下一些熔融炉用耐火材料的侵蚀量对比,结果碳化硅砖在氧化气氛下的侵蚀程度是还原2. 1 气氛的影响气氛下的10倍左右,而氧化物耐火材料在氧化气氛通常电加热方式的熔融炉是还原或弱氧化气下使用的效果明显比还原气氛好。
因此,一般情况氛,而燃料加热的熔融炉是氧化气氛,它们是材料选下,碳化硅质耐火材料主要用于还原或弱氧化气氛, 择的一个重要条件。
文献[ 4] ~ [ 6]介绍了碱度0. 78 而氧化物耐火材料则主要用于氧化气氛。
45材料与施工:灰熔融炉用耐火材料及使用2. 2 焚烧灰的种类及耐火材料在不同使用部位的底灰和飞灰的化学成分。
在灰成分上,主要根据灰的侵蚀碱度与灰中易挥发成分来选择耐火材料的使用,一般垃圾焚烧灰可分为炉底灰、飞灰和混合灰3种。
随碱度的升高或氯化物含量的增多,渣接触部位或气因为炉底灰和飞灰在化学成分上差别很大,所以它们相部位侵蚀增强,材料使用寿命降低。
下面从使用部对耐火材料的侵蚀强弱有很大差异。
表3为典型的炉位的角度对耐火材料的侵蚀性进行分析。
表3 典型的飞灰和炉底灰的化学成分成分及飞灰炉底灰处理方法钙处理水处理SiO2/ % 13. 7 18 0 51 2Al2O3/ % 7 8 8 9 13 7Fe2O3/ % 1 7 2 7 4 1化学成分CaO/ % 31 0 15 3 16 1Na2O/ % 0 2 7 4 3 2K2O/ % 0 2 2 9 0 8Cl/ % 15 5 16 4 0 4CaCl 水合物X- 衍射检测的主要盐类CaCO3, Ca( OH) 2 KCl, NaClNaCl, KCl碱度( CaO/ SiO2重量比) 2. 26 0. 85 0. 31在灰渣接触部位,主要研究渣碱度对不同材料的侵蚀。
一般炉底灰碱度低,其侵蚀程度较弱,而飞灰碱度高,容易对材料造成破坏。
当然也不是所有材料都如此,如下面提到的碱性MgO Cr2O3材料就是随着碱度的增加侵蚀率减小。
图3是各种材质耐火材料的侵蚀率与灰碱度的关系,实验条件是用回转滚筒侵蚀实验法在还原气氛下,于 1 650!保温 4 h,灰碱度分别为0. 5、1. 0和2. 0。
图3还原气氛下各材质耐火材料侵蚀率与焚烧灰碱度的关系由图3可见,在整个碱度范围内 C SiC材料侵蚀率一直很小,但由于C的抗氧化性相对较弱,它只能用于还原气氛条件。
SiC材料随碱度升高侵蚀率有轻微的升高,然而其抵抗氧化的能力与C SiC 相比有所增强。
对于Al2O3Cr2O3材料,因为它在低碱度时侵蚀率也较小,通常在弱氧化气氛、碱度较低时,如只熔融炉底灰时(通常碱度为0. 5左右) ,使用较为普遍。
对于氧化气氛,上面提到一般不能使用 C SiC砖和SiC砖,而使用含Cr2O3或无铬的氧化物系列材料。
这时Al2O3Cr2O3材料和MgO Cr2O3材料都具有非常优良的耐侵蚀性能。
一般情况下,对偏中性的Al2O3 Cr2O3材料随碱度的提高侵蚀速率增大, 故主要用于碱度相对较低的熔融炉。
而碱性的MgO Cr2O3材料随碱度的提高侵蚀率同样有减小趋势, 故主要用在高碱度的环境,如只熔融飞灰时(碱度为2. 0 左右) 经常使用, 但此种材料的抗剥落性较差, 不适合用在间歇操作的熔融炉中。
2. 3其它操作条件变化时耐火材料的侵蚀耐火材料的选择根据炉内操作条件的改变有所不同,上面已经对炉内气氛、灰渣成分等方面进行了分析,但温度、熔融渣冲刷等条件对耐火材料的侵蚀也有很大影响。
使用温度的影响:一般灰熔融炉的工作温度在 1 400~ 1 700 ! 之间。
温度对材料的使用寿命有很大的影响,在使用温度升高时,熔融灰渣及边界层的黏度变小,导致材料在边界层中的扩散速率增加,侵46工业炉 第 29 卷 第 2 期2007 年 3 月蚀速率增大。
熔融渣冲刷的影响: 对于流动的熔渣, 冲刷的作 用会使边界层的厚度减小, 特别在流动方向突然变 化的区域材料表面的冲刷更加严重, 所以流动的熔 渣对材料的侵蚀更严重。