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含铬耐火材料在高温工业中的应用现状

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含铬耐火材料在高温工业中的应用现状

发布日期:2018-08-25 作者: 点击:

耐火材料



含Cr2O3耐火材料的使用量大为减少。主要是由于含Cr2O3耐火材料被证实会在材料晶界生成生态学上有害的CrO3,而Cr6+ 对人体及环境有很严重的危害。此外,在多数的使用条件下MgO—Cr2O3系材料,都能效果较好地被MgO—C系材料替代。但在某些使用条件苛刻的环境下,例如水泥回转窑高温烧成带,钢铁炉外精炼炉、煤气化炉、有色金属冶炼炉和高性能无碱玻璃纤维熔窑等高温窑炉中,含铬耐火材料目前仍在大量使用且其作用无可代替。



(1)在水泥工业中,为降低Cr6+ 的污染,白云石、镁白云石、铁铝尖晶石、镁铝尖晶石以及镁钙锆耐火材料都曾被用来代替镁铬砖的使用,但这些材料在使用过程中都存在一些至今尚未解决的问题:①白眼是、镁白云石和镁铝尖晶石等材料不仅挂窑皮性能差而且导热率高,这些缺点都将对窑的操作产生直接影响:②这些材料的使用会使窑壳温度有20℃~50℃的升高,这将影响窑壳本身结构的整体性以及提高对轮毂膨胀补偿的要求。③白云石砖因含有活性氧化钙易于水化,所以运输以及储存都需要特殊设备,在水泥回转窑停窑期间白云石砖的水化尤其严重。④铁铝尖晶石砖虽有优良的挂窑皮性能,但在水泥回转窑中常常出现气氛的变化会导致其中所含的铁繁盛Fe2+ 与Fe3+ 的转变,导致耐火材料的结构疏松,从而影响耐火材料的正常使用。



(2)在钢铁工业中,镁碳耐火材料环境友好、价格更低且具有优良的化学稳定性、抗热震稳定性和抗熔渣侵蚀性能,因此在转炉以及钢包等处大量使用并且使用效果良好。但在炉外精炼炉中耐火材料收到钢液的严重冲蚀,此外在炉外精炼炉的使用间隙,耐火材料会承受剧烈的温度变化和环境气氛变化。相比之下,镁碳砖的强度低且易氧化,难以抵抗钢液流动所产生的冲刷磨损以及承受环境气氛变化。而镁铬砖具有高温强度高、对温度不敏感、抗渣性能好等优点,能很好地满足炉外精炼炉的使用条件,所以目前镁铬耐火材料仍广泛应用于炉外精炼炉(包括AOD、RH等)中。



(3)在有色金属冶炼炉中,隐含Cr2O3耐火材料对环境的危害而转向对其它耐火材料的研究和开发。有学者在对镁碳耐火材料在有色金属冶炼炉中的使用进行研究,通过热力学分析发现:炼钢炉内的氧分压很低,镁碳砖仅仅被轻微氧化,且存在炉渣的保护,含碳材料在炼钢炉中使用性能良好:而依据Cu—Fe—S—O—SiO2相图,当炉内So2分压为0.01MPa时,氧分压却高达10-6 ~10-8 MPa,镁碳砖会发生氧化而损坏。这是导致在有色金属冶炼炉中含碳耐火材料使用寿命低的原因,也是其它非氧化物耐火材料有色金属冶炼炉中使用寿命低的原因。相比之下含Cr2O3耐火材料抗渣性能好、高温强度高以及温度不敏感,因此目前在有色金属冶炼炉中镁铬、铝铬系耐火材料仍被大量使用。


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