垃圾的存在不僅占用大量的空間，還對地球環(huán)境造成嚴(yán)重污染，危害人類和動植物的生存環(huán)境。垃圾處理較多的方法是焚燒。在垃圾焚燒爐中，因焚燒的垃圾為不同組成的非均勻性混合物，其類型和熱量等方面有很大不同。為此，垃圾焚燒爐內(nèi)襯的物理和化學(xué)性能需適應(yīng)不同階段的操作要求。垃圾焚燒爐的工作溫度一般不超過1400℃，但復(fù)雜的工作環(huán)境（如氣體的侵蝕，垃圾中的金屬等在高溫下對爐體內(nèi)部的磨損、沖擊等）要求耐火材料內(nèi)襯具有以下特點：良好的耐磨性；良好的體積穩(wěn)定性和耐酸堿性；良好的熱沖擊性；良好的抗侵蝕能力；良好的高溫強度和隔熱性。因此，垃圾焚燒爐用耐火材料被堿金屬化合物侵蝕的機制，在實驗室采用抗堿性試驗方法研究了不同溫度下莫來石、剛玉和鉻剛玉三種澆注料侵蝕前后的物理性能、物相組成及顯微結(jié)構(gòu)，探究三種耐火澆注料抗K2CO3的侵蝕行為。
1：試驗，試驗用原料為電熔莫來石顆粒及細(xì)粉（粒度為5~3、3~1、≤1、≤0.045mm、AL2O3≥75.3%，SiO2≥24.1%）電熔白剛玉顆粒及細(xì)粉（粒度為5~3、3~1、≤1、≤0.045mm，AL2O3≥99.4%），電熔氧化鉻顆粒及細(xì)粉（粒度為5~3、3~1、≤1、≤0.045mm，Cr2O3≥99.5%），活性a-AL2O3微粉（d50=2.41μm，AL2O3≥99.6%）結(jié)合劑為鋁酸鈣水泥，減水劑為FS10+FW10.分別按 GB/T5072-2008和GB/T2997-2000檢測抗堿侵蝕試驗前后試樣的常溫耐壓強度、顯氣孔率和體積密度，并計算強度變化率［（侵蝕后常溫耐壓強度－侵蝕前常溫耐壓強度）÷侵蝕前常溫耐壓強度X100%］。
2：結(jié)果與討論，圖1示出了莫來石、剛玉和鉻剛玉澆注料經(jīng)800、1000、1200和1350℃抗堿侵蝕后試樣的XRD圖譜。可知，隨著溫度的升高，莫來石試樣的主要物相為莫來石、剛玉，剛玉試樣的主要物相為剛玉，鉻剛玉試樣的主要物相為剛玉、Cr2O3，說明三種澆注料侵蝕后的主要物相均沒有變化。800℃時，莫來石、剛玉和鉻剛玉三種澆注料與堿反應(yīng)后的對應(yīng)產(chǎn)物KALSiO4、β-AL2O3和K2CrO4,但衍射峰強度比較低，生成量較少，堿對材料的侵蝕不明顯；隨著溫度升高，KALSiO4、β-AL2O3 的衍射峰逐漸增強，說明K2CO3對莫來石和剛玉澆注料的侵蝕程度隨溫度升高而增大，其中β-AL2O3、KALSiO4和K2CrO4物相在1350℃ 時的衍射峰都較高，生成量多，而主物相的衍射峰明顯降低，說明三種澆注料在1350℃被堿侵蝕嚴(yán)重。
圖2為莫來石、剛玉和鉻剛玉澆注料在800和1200℃抗堿侵蝕后的SEM照片。在800℃時，由圖2(a)可知，堿對莫來石澆注料的侵蝕極少，莫來石形貌結(jié)構(gòu)完整。由圖2(b)可知，剛玉澆注料與堿反應(yīng)極少，剛玉顆粒表面有一層片狀物質(zhì)，通過分析為β-AL2O3，但生成量較少，剛玉被破壞的不是很明顯。莫來石和剛玉澆注料在 800℃時，強度變化率較大且為正值，侵蝕后強度增加，少量的K2O進入材料內(nèi)部，堵塞部分氣孔，對材料的侵蝕較輕，并沒有新物相產(chǎn)生，侵蝕后強度增加，體積密度增大，氣孔率降低，材料抗堿侵蝕性強，堿對其顯微結(jié)構(gòu)影響不大。由圖2(c)可知，氧化鉻在堿的條件下，易形成鉻酸鉀，低溫下鉻剛玉澆注料與堿反應(yīng)生成鉻酸鉀和β-AL2O3，與XRD分析結(jié)果一致；鉻剛玉澆注料的強度變化率雖為正值，但變化率較小，強度低，氣孔率較大，結(jié)構(gòu)疏松，堿易滲入材料內(nèi)部，對鉻剛玉澆注料破壞較嚴(yán)重。
在1200℃時，由圖2(d)可知，莫來石顆粒被堿侵蝕后結(jié)構(gòu)疏松，亮白色物質(zhì)和片狀產(chǎn)物聚集在莫來石顆粒上，結(jié)合分析為KALSiO4和β-AL2O3；由圖2(e)可知，剛玉與堿反應(yīng)后生成大量的β-AL2O3，剛玉顆粒被厚厚一層片狀β-AL2O3 所覆蓋。莫來石和剛玉澆注料與堿反應(yīng)較嚴(yán)重，強度變化率為負(fù)，其絕對值越大，侵蝕后強度降低，體積密度減小，氣孔率升高，致使材料結(jié)構(gòu)疏松，生成低密度β-AL2O3和KALSiO4，嚴(yán)重破壞了莫來石和剛玉的顯微結(jié)構(gòu)，且有較大的體積膨脹發(fā)生，侵蝕越來越嚴(yán)重。由圖2(f)可知，鉻剛玉澆注料中有許多針狀物質(zhì)和亮白色的物質(zhì)包裹，片狀物質(zhì)為β-AL2O3，亮白色物質(zhì)為Cr2O3與 AL2O3 反應(yīng)形成的鋁鉻固溶體；而鉻剛玉澆注料隨溫度升高，強度也隨之減小，經(jīng)堿侵蝕后，雖生成一部分鉻酸鉀產(chǎn)生體積膨脹，但是C2O3與AL2O3反應(yīng)形成鋁鉻固溶體，呈孤島狀填充在鉻剛玉晶體之間，且黏度較大，高黏度液相覆蓋在反應(yīng)層表面，材料的結(jié)構(gòu)較致密，能夠有效阻止堿蒸氣的進一步擴散，降低了侵蝕速度。
3結(jié)論（1）在800℃時，莫來石、剛玉和鉻剛玉澆注料試樣侵蝕后的強度變化率為正值，侵蝕后的強度均比侵蝕前的高；在1000 、1200和 1350℃時，鉻剛玉澆注料試樣侵蝕后的強度高，且強度變化率比莫來石和剛玉澆注料的小。（2）在800℃時，莫來石和剛玉澆注料的抗堿侵蝕性能優(yōu)于鉻剛玉澆注料；當(dāng)溫度高于800℃時，鉻剛玉澆注料的抗堿侵蝕性能較好。