含渣耐火材料在气化炉中的应用

Jun. 2016REFRACTORIES & LIMEVol.41 No.3含渣耐火材料在气化炉中的应用摘要:气化工艺是指将原料碳、氧气及水反应生产合成气的过程，新气化工艺技术将炉壁内衬的温度降至了1 300C ,因此,从经济效益和生态效益出发,目前使用的高铬材料可被无铬材料所取代。本研究将含有不同褐煤灰含量的氧化铝质浇注料在不同气氛中烧成,并在与气化工艺类似的工况条件下通过热力学性能、相组成和抗热震性进行了分析。发现含11%煤灰并在还原气氛中烧成的试样,其力学性能和抗渣性能较好,在1 400C下作为气化炉内衬炉壁使用很有发展前景。关键词:氧化铝质耐火材料;抗热震性;侵蚀;气化中图分类号: TQ175.719文献标识码: A文章编号: 1673-7792 (2016) 03-0054-08在实验室条件下,氧化铪、铪硅酸盐、硅酸锆具有较1介绍.好的抗侵蚀性。此外,还研究了垃圾焚烧炉中使用化石燃料,如天然气和原油- -般用于发电,但也的SiC材料的侵蚀机理和耐火材料在此工况下的反可以作为基础的工业材料使用。未来由于化石燃料应。的需求量将会不足,煤作为碳源将走向前列，使用焦新型的气化工艺已经发展至低的炉温,其操作炭作为碳源的一种气化工艺将是不可或缺的工艺过温度在1300~14009C之间，这样给经济型和生态程。以气化炉为容器，褐煤等含碳材料、氧气及水在友好型新材料创造了很大机会,这种材料要具备较1 300~1 600C、压力约20~40bar还原气氛下可生好的抗热震性能,在高温、还原气氛、高碱度以及压成合成气。另外，新技术需要在今后的一段时间提力环境下具有较好的抗渣性。高效率、增加灵活性减少CO2排放,并保持气化炉矾土是广泛使用的廉价耐火原料,其以较好的的可持续性。机械性能、良好的抗酸碱侵蚀性著称,然而实验结果在气化过程中耐火材料内衬在高温下保护着气表明,氧化铝和褐煤渣会发生反应形成低熔相并导化炉钢壳,使其免受热震损毁、固态颗粒煤渣的磨致显微结构的损坏。改善氧化铝耐火材料抗渣侵蚀蚀、蠕变以及碱性和碱土金属组成的熔渣的侵蚀。性能将是-一个较好的研究课题,可以加人褐煤渣制总的来讲,耐火材料与这些组分的接触引起了低熔成所谓的含渣耐火材料,作为在1 300C还原气氛下物形成以及耐火材料向熔渣中的溶解或者热面上结使用的内衬耐火材料,总的来说含煤渣耐火材料是合相的溶解,导致耐火材料的剥落。这是因为耐火废料中加人CaO SiO2 、Al203以及不同的碱性金属材料与熔渣反应形成了新的固相,其密度较低、会导氧化物,然而,其特定的组成受到渣产生的工艺过程.致体积膨胀和大量耐火材料的不规则剥蚀。的影响,比如炼钢中产生的渣含有重金属铬和钒,燃上世纪70~ 80年代,在气化工艺中使用了大量煤或煤气化过程产生的渣含有更多的碱金属,硫和的耐火材料进行评价试验,主要包括硅酸铝、高铝、氧化铁则取决于原煤的组成。目前有两种生产含渣铬-镁铝尖晶石、铝-镁、铝-铬和碳化硅材料等。试耐火材料的工艺:一种是在工艺中充填熔渣铸造成验研究和工业生产证明:由于氧化铬在褐煤渣中具.砖,冷却之后可做为廉价的基础建筑材料;另一种是有较低的溶解度,只有内衬使用75% (质量)的氧化来 自燃煤电厂过滤器的煤灰，Schiie 等研究了水泥铬的材料才能较好的满足要求,另一方面，氧化铬与和火山灰混凝物,加入的煤灰改善了水泥抗氯化物渣中的铁反应形成铬铁尖晶石可以封闭铬砖的表及硫酸盐的侵蚀性。面,阻止渣的进--步渗透,但是,形成的铬铁尖晶石加入大量煤渣的耐火浇注料在高温下的使用是层却极易剥落。有前途的,尤其是化学成分上与褐煤渣相类似的煤耐火材料中加人磷酸盐化合物能改善其抗渣渣加入后耐火中国煤化工高,这是由 于性,并降低渣对材料的渗透。为了降低生产成本,提侵蚀介质褐煤此气化过程高其与环境的相容性,很多学者开始研究无铬材料:中耐火材料的|YHCNMH;顶件以。但定,这一理论是建立在2016年6月第41卷第3期耐火与石灰●55●实验室条件下的,而且这种方法只适用于渣成分不热震循环5次之后测试了残余强度保持率。假设试会严重降低材料熔融温度(形成低溶物)前提下的。样是在还原气氛下烧成的,急冷实验的热源来自于为了检验这一-课题的可行性,研究了氧化铝材料在碳化床。另外采用含有CuKax衍射的X射线衍射仪还原气氛下使用时的性能,尤其是热力学性能。测试了4种样条试样的相组成。采用坩埚法研究其抗渣性能,加入30g酸性褐2材料和研究方法煤灰,分别于1300°C、3h 和1450热处理;而且模为了制得不同的样品,按照Fuak和Dinger的拟了气化过程中渣从内衬壁上流下的过程,即“指粒度分布模型设计了各组成,列于表1。原料为:板.法试验”,样条旋转着浸人到充满酸性褐煤灰的坩状刚玉T60/64,临界粒度5mm;活性氧化铝和埚内,于1300°C保温8h,转速为4r.min-'CA270水泥;从燃煤电厂获得的酸性褐煤灰(其组3结果和讨论分列于表2)。样品名称用褐煤灰含量和字母“A"表示,如,11A代表氧化铝中添加11%褐煤灰,0A3.1 褐煤灰的特性代表纯氧化铝只加水泥不加人煤灰的情况。褐煤灰决定了含渣耐火材料的组成,应首先研究其对耐火材料性能的影响。本研究中所用到的褐表1含渣砖以及 纯氧化铝砖的组成/%煤含有大量的SiO2和CaO以及一些硫和铁,还有试样名称0A5A11A19A板状刚玉88.083.075.067.0Al、Mg、C和其他未测出的痕量氧化物。表3是用衍活性氧化铝9.12.0.14. 014.0射仪测出的相组成,主晶相是二氧化硅、氧化钙、钙水泥铁石和硫酸钙。图1示出了≤5μm的褐煤灰的典褐煤灰.011.019.0添加物1.01.32.2.3型显微晶粒形貌。水5.4. 74.54. 9表3用XRD方法测出的褐煤灰的物相组成%表2碱性褐煤灰的组成/%物相化学式含量二氧化硅33.9成分sFCeMN氧化钙17.8含量17.7 8.8 1.4 22.2 2.6 0.5 0. 1钙铁石Ca2 Fe2Os16.3成分:Mn BT0痕量硫酸钙CaSO411.8含量2.9 0.3 0.2 0.40.3 0.2MgO4.3赤铁矿和磁铁矿Fe2O3 + Fe30.3.4钙铝黄长石Ca2 Al2SiOy为了研究样品的密度、收缩、开口气孔率以及抗钙长石(Ca, Na)AlSi20, .0.7折强度,将试样制成了40mm x 40mm x 160mm的试微斜长石KAISi3O。0.5非晶形10.0块;为了测试其抗热震性制成了25mmx25mmx150mm的样条;为了测试抗碱性,采用孔直径45mm、高80mm的坩埚,将φ50mm x 50mm的圆柱形试样置于其中测试荷重软化温度。在脱模和110C烘干之后,样块均在1 300C下烧成,通过炉内加入焦炭实现还原气氛,入λ <1时的还原气氛应该比较类似于煤气化过程中的实际情况。根据标准EN993-1,采用阿基米德法测试了试样的开口气孔率,此外还测试了其烧成收缩率;根据标准EN993 -6,在200kN、加载速率0.15N.(mm2 .s)"、图1褐煤灰的 显微结构形貌支撑距离125mm条件下,测试了试样的常温抗折强度值;根据标准EN993-7,在1 3009C测试了试样的3.2含渣耐少中国煤化工的一-个重要高温抗折强度;根据标准EN993-8,测试了试样的开口气孔j YHCNMHG荷重软化温度。为了分析抗热震性,在950 ~ 25C性能,如果太高，诊四加反出付从士,另一方面若太Jun. 2016●56.REFRACTORIES & LIMEVol.41 No.3 .低,虽然不会出现大量的渣渗透现象，但其抗热震性量最大强度值达到40MPa,煤灰含量升高强度值将较差。降低。很显然,11%煤灰含量时还原气氛下烧成之从热态显微镜下观察,空气气氛下1 210C烧后的强度高于空气气氛下的强度,这种情况可解释成、流动氩气气氛下1280C烧成的含渣耐火材料有为空气气氛下由于较大的延伸导致的微观结构缺陷所不同,说明其对操作温度很敏感。在氧化或还原较多,如再施加载荷缺陷将增长甚至达到临界尺寸气氛下烧成的氧化铝和煤灰会产生不同的反应机而损坏。由于对含煤灰耐火材料的强度要求较高,理。研究表明,气化炉用无铬耐火材料存在15%~另- -方面按照其室温下的力学性能,11%煤灰含量18%的开口气孔率,图2示出了在不同气氛下烧成的试样在还原气氛下烧成为最优组成。不同煤灰含量试样的开口气孔率及其收缩率的关系图,其中0A试样显示出较为正常的烧成收缩。随着煤灰含量的升高,收缩率及体积膨胀导致了肉眼可见的开裂现象, > 11%煤灰含量的试样开口气孔盛2率>20%,将会加剧渣渗透的机会。而伸缩率可解幕释为:1 240C空气气氛下SO,组分排出,在还原气o叶氛下含煤灰5%的试样收缩率低,含煤灰11%的试样不收缩,含煤灰19%的试样则出现延伸,而且看A19A不到体积膨胀和裂纹生成,含渣耐火材料的开口气图3不同烧成 气氛下不同煤灰含量的试样烧成后的孔率保持在17%左右,可以抵御渣渗透而且抗热震;抗折强度性优良。体积稳定可以解释为在1 300C以下还原气化炉用耐火材料需要抵御高温下高速气体的气氛烧成时SO2组分排出。磨蚀,可以通过高温抗折强度这一指标得到表征。3.230表4列出了1300C下测得的含煤灰耐火材料的高3...解-25温抗折强度,与含有62%氧化铬、17%氧化铝和2..12%锆英石的高铬砖在15009C下烧成的高温抗折强度进行对比,试样的烧成气氛为空气或者是CO。各1.。o尿由表4可知,高温抗折强度为5MPa,就足以抵抗高0.:速气体所产生的腐蚀。由于含煤灰耐火材料的高温0.(抗折强度较高,因此可以应用于最高温度为1300C-0.:1A的气化炉中。当然,1 500下含煤灰耐火材料的高图2不同烧成 气氛下不同煤灰含量的试样的温抗折强度低于高铬砖的高温抗折强度。开口气孔率及其收缩率的关系表4含煤灰耐火材料在1 300C烧成及高铬砖( CAZ)力学性能对耐火材料尤为重要,可以通过常温在1 500C烧成的高温抗折强度耐压强度(CCS)、常温抗折强度(CMOR)等指标来试样编号空气中烧成/MPaCO中烧成/MPa)A14.512.2表征，一般耐压强度是抗折强度的4~5倍。研究表5A7.69.8明,气化炉用耐火材料的常温耐压强度为45MPa甚7.88.59A7.97.至更高，以抵御压力和自重,对应的抗折强度约5.010MPa以上。图3表明随煤灰含量的升高,不同烧成气氛下,纯氧化铝样品在空气气氛下烧成抗折强由于煤灰中含有Si02、CaO,与纯氧化铝试样相度约为20MPa,若在还原气氛下烧成,其强度将稍微比,含煤灰耐火材料的熔融温度较低,如表5所列。降低,在空气气氛下烧成之后的含煤灰样品CCS最为了研究这i 中国煤化工钦化温度,在大可达36MPa,其煤灰含量在5%左右,随煤灰含量特定的气氛条国化值。假设CNMH的升高强度降低。在还原气氛下烧成,含11%煤灰试样在空气中死成城任(优 r死成,由表6可2016年6月第41卷第3期耐火与石灰..57.见,煤灰的添加降低了试样的抗高温性能,Tos值明表7给出了1~5次热震过程中试样的残余强显减小。然而,在空气中烧成的试样其To.s值在约度情况,与图3的试样相比可见,试样遭受了较大的1 410C水平,与煤灰含量达19%无关。随着煤灰含强度损失。在两种气氛下,一-次热震后,含煤灰的耐量的升高,在还原气氛下烧成的试样显示出抗高温火材料试样残余抗折强度有所提高,而高于11%煤性能的稳定减少。5%煤灰含量的试样在还原气氛灰量的试样,残余强度值又重新降低。0A试样的抗下烧成，产生较高的抗高温性。煤灰含量高于11%热震性似乎不受气氛的影响。相反，CO气氛中烧的试样在还原气氛下烧成会导致荷重软化温度降成的含煤灰耐火材料试样的抗热震性有所提升,5低。然而11%煤灰含量的耐火材料应用于流化床次之后煤灰含量增加其抗热震性改善显而易见。气化炉中，其在1 400以上的Tos值显示出令人满3.4 烧后的相变化分析意的性能。为了给出概览,表8中列出了所有1 300C氧化还原气氛烧成后试样的主晶相,用Rietveld法作表5 CaO- -SiO2 -AI,O3三元系中各种化合物的熔点出计算。0A试样空气气氛烧成后主晶相为刚玉和组份熔点/C痕量的β-Al203,而且与CaO反应生成了铝酸二Al2O,2050钙。加入煤灰后,CaO、SiO2与Al2O3反应,如5A试CaO2 570样,首先Ca0与Al,O3反应生成了六铝酸钙(CA6),SiO21 713CaO.2Al2O(CA2)1 765SiO2与AI203 及残余CaO反应生成了钙长石CaO .6A12O3(CA、)1 860(CAS2),且有少量的残余Si02。所有成分与灰分完CaAl2Si2O% (CAS2;1553 .Ca2 AI[ AISiO,](C2AS)15 93全反应后,都含有90%的刚玉相。如果加入更多的煤灰,如11A,其相组成中CA6、SiO2和CAS2相增表6含煤灰耐火材料的荷 重软化温度(Tos值)加,而刚玉相则为80%左右。检测到的钙黄长石相主要由CaO、Si02和Al20,组成,以及痕量的来自于试样编号空气中烧成/CCO中烧成/C0i 685煤灰的Na、Mg、Fe等元素。其他痕量元素用XRD5A1 440方法无法检测到,有可能发生反应形成了铝硅酸钙111 4041 40719.1 410_1371混合相。19A试样,Si02和CA。有少量增加,但是形成了更多的CAS2,空气中烧成后,19A试样含3.3抗热震性70%的刚玉相,因此解释了图3中CA6的形成导致抗热震性很重要,但是在选择气化炉的时候经了强度值的升高。这是因为CA。的形成导致体积常被忽视,目前使用的致密高铬砖其开口气孔率约膨胀而降低了常温抗折强度,随着煤灰含量的增加为10%，是为了抵御渣的渗透和侵蚀。然而，致密CAS2也随之增多,又反过来导致了强度降低。当结构很难承受频繁的开停车,会导致材料裂纹的扩然,刚玉相含量降低,新相量增多,从而降低了荷重展，,这些裂纹不仅导致材料的损毁，反过来也会加剧软化温度。然而,Si02量随煤灰含量的增加基本保渣渗透,因此,不仅要求较好的抗侵蚀性,而且需要持不变,可能是因为空气中烧成试样Tp, s值不变,反过来钙长石对荷重软化温度几乎没有影响。较好的抗热震性,以满足耐用性要求。0A试样在还原气氛和空气气氛下烧成的情况表7试样的抗热震性能仅成分有所不同,有一些CA。形成,且可见较少的1次热震后残余强度5 次热震后残余强度β-Al2Oz ,强度基本保持不变。随着煤灰含量的增/MPa加,5A试样在CO气氛下烧成之后含有刚玉相、CA2空气中烧成0A3.3及少量的CAS2和β-Al2O3 ,很明显少了CA;因此,7..11A7.在还原气氛下烧成形成CA2而非CAo,主晶相中刚玉相就多。11A 试样在CO气氛下烧成也是有CA2C0中烧成5.3.无CA。,刚玉相% -而在空气气气i,则有少中国煤化工9.2量CAS2 ,钙黄沔黄长石量、9.42.8MHCNMHG194.0CAS2、SiO2增加,止山咖工0元,而而CA2只是Jun. 2016●58●REFRACTORIES & LIMEVol.41 No.3在边界增加。得到的结果表明了钙长石明显影响了图4给出了11A的试样结构,空气中烧成后,微观结含煤灰耐火材料试样的强度。11A 试样在CO气氛构中可见特性晶体形成,由EDX方法可知,由于下烧成,含有较少的CAS2,而在空气气氛下则较多。Al203和CaO的存在，形成了片状和柱状晶体的而且还原气氛下Si02含量的连续增加可以解释To.sCA。然而,可见到的柱状短晶形成在CA。晶体的侧值的连续降低。面。还原气氛下烧成后,11A试样没有发现特性晶体。11A试样显示出最小的晶粒尺寸可达2μm,在高表8在1 300C氧化和还原气氛下烧成后试样的主晶相倍率下可见烧成效果良好。试样编号主晶相/%空气中烧成a-Al203(94) ,CaAl4O,[CA2](2)，0Aβ-Al20;(2)5Aa-Al203(91) ,CaAl2O1g[ CAo](6)a-Al20(80) ,CaAl201,[ CA,](13),11ACaAl2Si2Og[CAS2](4)a-Al203(71). ,CaAl201y[CA6](15),19ACaAl2Si2Og[ CAS2](8)co中烧成(a)氧化气氛a-Al2O3 (94) ,CaAl4O2[CA2](3)a-Al2O3(95),CaAILO,[CA2 ](2)a-Al2O3 (88) ,CaAl4O,[CA2](4)a-Al2O:(80) ,CaAl2Si2Os[CAS2](7),钙黄长石(7)表9 11A试样在空气中和co气氛中烧成后主晶相的密度、质量摩尔分数和体积摩尔分数(6) co气氛体积密度质量摩尔分数体积摩尔分数相图411A 试样烧成后的显微结构形貌/(g.em^3) /(g. molr1)/(cm-3. mol-)a-Al2O3102.025.56CA。3.78667.8176.72278.2100.7200 2_CA22.90260. 0_89. 66随着CA2的产生替代了CA。,解释了图2中低的延伸率和开口气孔率。以11A试样为例，按空气中烧成主晶相不同的摩尔体积计算,其含85%的刚玉相、13%CA。和4% CAS2,表9给出了总的摩尔体积为(a) 氧化气氛47cm3 .mol-' ,而在CO气氛中烧成,含88%刚玉相、4%CA2和3%CAS2,此时的摩尔体积为28cm'●mol'。虽然只是粗略计算主晶相,但也可以清楚的说明,由于还原气氛烧成后无CA。而是CA2 ,形成了较多的刚玉相。而空气中烧成后形成的CA。会带来大的延伸,也可引起宏观和微观的缺陷，如气孔和裂隙。因此,还原气氛下1 3009C烧成后,CA2的形成(b) co气氛和SO2的排出,解释了其体积稳定的原因。图5 19A 试样烧成后的显微结构形貌3.5 结构分析不同的力学性能伴随着不同的微观结构,为了19A试样中国煤化宁烧成后可见识别其微观结构,对烧后试样的断面进行了SEM分典型的六边形中国煤化一化铝晶粒都I YHCNMHG析,不同气氛下烧成的试样力学性能基本相同。过度生长。 通心D可度现日巧以山晶粒存在,低2016年6月耐火与石灰第41卷第3期倍下可见40μm直径的大气孔,但是未见到微观或表现出了不同的抗渣性能,这意味着渣与耐火材料宏观的其他缺陷。含19%煤灰的耐火材料试样在的化学成分的相似性很重要,而且加人少量的煤灰CO气氛下烧成后无典型晶相,主要是氧化铝、氧化就会对结果产生较大的影响。图8(b)~(d)中可见钙和二氧化硅,而且可见较多的10μm直径的气孔。侵蚀效果,不同灰含量的试样基本都无侵蚀。此外,SEM结果证实了前面的分析。空气中烧成后图7(d)显示出11A试样坩埚和熔渣明显的界面。形成了可见的CA。和CAS2,导致形成非均匀结构,产生较大的气孔但是无裂纹。在CO气氛中烧成后可见更加均匀的结构和小气孔，这是缘于圆的和较小的晶粒。反过来还原气氛下烧成可以降低开口气孔率并提高强度,另一方面强度的不同可以解释为LiemLem气孔的形成、特定尺寸宏观裂纹的出现等,但是没有(a)0A(b) sa形成微裂纹。3.6抗侵蚀性一静 态坩埚试验抗渣性是非常重要的，煤灰中含有碱金属和碱土金属元素,和耐火材料反应并使其结构破坏，坩埚试验法可以用来表征耐火材料的抗渣性能。坩埚试(0) icn(C) 11A(d) I9A验中,在坩埚中装人30g酸性的褐煤灰，其组成示于表2,并在1300°保温3h,-方面在空气气氛下试.图6空气气氛下1 300C保温3h后的坩埚试验,耐火材料试样和渣的界面验,另一方面为了使其与气化工艺接近,首先坩埚在氮气气氛下加热,之后以150L.h-' 的速度通人CO气流,于1300°C保温3h。约5min之后,侵蚀试验的气氛中就充满了100% CO,此时煤灰熔融并与耐火材料反应后发生渗透。冷却后切开坩埚计算侵(6)蚀,由于渣不流动，所以坩埚法也称作静态法。(a) 0A试样空气气氛(b)0A试样co气氛图6为氧化铝耐火材料及含煤灰耐火材料在空气气氛下烧成及坩埚试验法后的侵蚀断面。1 2409C时随着煤灰含量的降低,熔渣不仅向坩埚底部渗透而且向侧壁也有渗透,从其灰色的表观颜色改变来看，每种试样均有渗透。与0A试样相比,褐煤灰为1mm，()下(d)11%及以上的耐火材料均被渣溶解了一部分,可从(2) 11A试样空气气氛(d) 11A试样co气氛坩埚拐角处的气孔结构分析中看出。根据Bennett图7 试样侵蚀区域抛光后的光学显微结构图理论,应该可以以特殊方式来设计化学成分和微观结构,以改善抗渣侵蚀性能。开口气孔率是最重要的性能。试验可见,随着开口气孔率的增加渗透加剧,5A试样的开口气孔率为20%,但是渗透最少,从图6(b)中坩埚拐角处的”6)残留渣可以看出。开发与侵蚀介质化学成分相似的(a) 0A(b) SA耐火材料是有前景的,而根据Bennett理论设计的无铬耐火材料具有较高的抗渣侵蚀性。图8示出了CO气氛下烧成后的试样,在还原气氛下渣的渗透扩展不明显。图7(b)和图8(a)均显示较高含量的渣渗透到坩埚底部,渣的渗透增加。Lem '中国煤化工向然而,在CO气氛下烧成,侵蚀实验没有发现渣渗*CHCNMHG透。0A试样和其他试样具有相同的开口气孔率,但图8CO气氛下烧成后1300C保温3h坩埚法抗渣结果Jun. 2016●60●REFRACTORIES & LIMEVol.41 No.3为了研究更高温度的情况,11A试样分别于空气刚玉坩埚中充满了渣并在1 300C下通人氩气以防气氛和CO气氛下烧成,在1 450°C保温3h(图9),在止渣的膨胀,预热之后将样条浸人坩埚中并以4r.空气气氛中出现了渣和耐火材料之间破坏性的反min'的速度旋转,8h之后样条从渣中取出并冷却，应，导致粗氧化铝颗粒从基质中剥离。在氧化条件测量分析侵蚀情况。指法试验和旋转渣试验相比旋下,试验温度不能超过1 3009C ;在还原气氛下,底部转速度更快。侵蚀严重而且可见渣线。因此,含煤灰耐火材料的图11表明,11A试样在指法试验抗渣后的情使用寿命用还原气氛下的磨损来定义,只能用动态况。由于空气气氛下烧成的样条,其开口气孔率较腐蚀测试来检测。此外,可见一个大的闪亮的珍珠高,所以渣渗透并和样条反应生成了新相,新相的密状物。此珍珠状物的主要成分为FeS，漂浮在熔渣:度较低,所以出现了剥落现象。而在CO气氛下烧上并和之连接在一-起。如果FeS接触到耐火材料,成的样条,其开口气孔率较低,所以并无大量渣的渗将会出现局部腐蚀。然而,此现象只发生在坩埚试透,只有约1mm深的熔渣线，说明1 300°C还原气氛验中,因为渣的连续流动,此现象并不代表气化时的下烧成的试样抗渣性能良好。真正过程。为了比较高铬砖和含煤灰耐火材料,高铬砖在同样条件下也进行了坩埚法抗渣试验,其中氧化铬含量62%、氧化铝含量17%、氧化锆含量12% ,在CO气氛下烧成,14509C保温3h。试验结果示于图10,没有渣渗透,看不到渣线。11A 试样在1 450C、CO还原气氛下烧成,显示出了和高铬砖几乎相同的结果。[icm(间)icm(b1 (6)(a)空气气氛下烧成(b) co气氛下烧成(日) 在空气气氛下烧成(6) 在CO气氛F烧成图9 11A试样于1 450C烧成并保温3h后的坩埚试验结果图11 11A 试样在氩气气氛中于1 300°C保温8h后的指法试验结果坩埚法是含煤灰耐火材料在CO气氛下烧成后的试验情况,当然耐火材料的侵蚀也和不同的气化炉有关,比如气化炉中的气氛不仅是CO,还有H2、CO2和H2O等,它们都会和材料发生反应。而且,气化炉中渣的化学成分也和CO气氛下渣的成分有1cm所不同,比如SiO2、Na2O和K20等在高温高压还原图10高铬砖在1450C、CO气氛下烧成并保温3h后的坩气化气氛下，不可能是热动力学稳定的。因此,与CO气氛下的实验室试验相比,气化炉中还存在有埚试验结果害气体的侵蚀。为了研究SiO2、Na20和K,0等热3.7抗侵蚀性一动态指法试验动力学稳定性,采用Factage6. 2软件进行了计算。气化工艺过程中,每小时约有5t的渣形成并流每种组分都是无限时间反应，而且出现了平衡。另过气化炉内衬耐火材料热面,采用指法试验可以分- -方面,煤灰中含有Si02、Na20和K20,在1400C、析材料的渣蚀速率。制成25mmx25mmx150mm40bar典型的气化气每下出现个气相和两个渣的样条,配方为11A试样组成,在空气气氛和CO气相,90% Na2O中国煤化工;而且所有的[HCNMHG氛下烧成,而后样条固定于旋转机构之上,大的致密K2O和SiO2均山心小1。口此，以应力学计算结果2016年6月耐火与石灰第41卷第3期为基础,在气化炉条件下K20 和SiO2二者稳定,由对其物理和力学性能,如开口气孔率、收缩率、力学渣侵蚀而产生腐蚀。相比而言,Na2O主要是在还原强度、荷重软化温度、抗热震性以及抗渣性能进行研气体中与材料发生反应，或从气化炉中随气体排出究,尤其是热力学性能在还原气氛下的变化尤为重并在冷却区冷凝。为了研究坩埚法的试验结果,使要,纯氧化铝试样抗折强度低,这是将其作为气化炉SiO2、Na2O和K20在100% CO气氛、1 400C、1bar内衬材料的关键因素。加入煤灰之后抗折强度提高条件下进行了计算,出现一个气相和两个渣相,而且但荷重软化温度降低。总的来说,烧成过程中形成还存在氧化铁,在实际的坩埚试验中也有。93%的大量CAS2相引起强度损失,而且Si02含量的增Na20出现在气相中,其余7%在渣相中,而且90%加可引起荷重软化温度降低。然而新设计的含煤灰K,0和100% Si02出现在渣相中。因此,以热动力耐火材料可满足13009C高温抗折的要求,可以抵御学计算为基础,较少的Na2O和K,0在CO气氛、蚀损和高速气体的冲刷。空气中烧成在约1 240°C14009C、1bar条件下稳定,这就意味着较少的Na2O时形成CA6,导致大的延伸率和高的开口气孔率，进和K,0将侵蚀耐火材料,而且坩埚法过程当中,炉而加速了渣的渗透和蚀损。另--方面,1300%C还原内充满CO流动气氛,此时气相中的碱性氧化物将气氛下形成的是CA2而非CA。,其体积稳定,所以试被带出而不会产生腐蚀。样的开口气孔率较低,因此渣渗透较少。而且还原气化炉条件下不仅有渣蚀还有气体侵蚀,为了气氛烧成可以改善抗热震性，在CO气氛中烧成其研究含煤灰耐火材料在气化炉气氛高压下的情况，开口气孔率的降低使得抗渣性得以改善,化学成分更进一步的抗渣试验将在气化炉中开展。上的相似又能降低侵蚀的驱动力。总之，含煤灰5%~ 11%的耐火材料在CO气氛下烧成具有较好的4结论力学性能抗热震性以及较好的抗渣侵蚀性能,可以为了能够提供-种气化炉用的经济的环境友好应用于1 400C的工作环境。然而,为了研究其在气的耐火材料,用其他耐火材料如氧化铝系替代目前化炉条件以及高压环境下的稳定性,应该进行实际使用的高铬砖。根据本文的研究,纯氧化铝质浇注的气化炉实际抗渣试验,最终确定其能否取代高铬料被改良并进行了抗渣实验,通过加入褐煤灰这种砖而成为经济的环境友好型的材料。其他行业的副产品,生产出了一-种含渣的耐火材料。这种耐火材料与侵蚀介质化学成分上相似,理论.上李坚强编译讲这种砖可以降低侵蚀驱动力。进而研究发现,随王晓阳校收稿日期: 2016-01 -20着不同的煤灰含量,在空气和CO气氛下分别烧成,(上接第53页)试样AB3结论本文着眼于耐火砖中Fe2O3、Al2O3 含量,进行BEI了改善涂层附着性的试验,试验表明耐火砖渗透相的Fe含量可能影响涂层附着性。充分运用本次试Fe,O/%验的结果,将以提高水泥回转窑耐火材料的耐用性样涂层未涂层为目标,进一步开发新产品。EI魏博编译__Fe:0/王守权校图3 Fe,O, 或ALO,含量不同试样的SEM中国煤化工: 2016 -03-05MHCNM HG