目前危廢處理的方式基本可分為資源化利用和無害化處理兩類,而回轉(zhuǎn)窯焚燒作為一種傳統(tǒng)的無害化處理技術(shù),在危廢處置占據(jù)重要地位,由于危廢分類工作不到位,危廢的成分較為復(fù)雜,焚燒溫度各有差異,高溫焚燒時(shí)產(chǎn)生的熔融物復(fù)雜。此外,回轉(zhuǎn)窯的機(jī)械運(yùn)動(dòng)使得危廢對(duì)內(nèi)襯耐火材料產(chǎn)生較大的機(jī)械應(yīng)力。因此,作為回轉(zhuǎn)窯襯里的耐火材料,要求其具有較好的抗侵蝕性能、優(yōu)異的高溫耐磨性能和抗熱震性能。
選取目前危廢處置回轉(zhuǎn)窯用幾種典型耐火材料50鉻鋯剛玉磚、30鉻鋯剛玉磚、鉻剛玉磚、高鋁磚、剛玉莫來石磚和鋁鉻碳化硅磚,進(jìn)行了抗熔渣侵蝕性能研究,試驗(yàn)熔渣取自合肥某危廢處置回轉(zhuǎn)窯,其化學(xué)組成(w)為Na2O 13.49%,MgO 3.19%,AL2O3 7.18%,SiO2 12.86%,P2O5 6.43%,SO3 14.67%,CL- 7.25%,K2O 3.25%,CaO 9.26%,TiO2 6.85%,Fe2O3 7.94%,ZnO 1.17%,PbO 3.07%。熔渣物相組成復(fù)雜,主要物相為NaCL和Na2SO4。將試驗(yàn)磚制成內(nèi)孔尺寸為φ25mmX30mm、外形尺寸為70mmX70mmX70mm的坩堝,加入15g危廢熔渣,分別在1100和1300℃保溫24h。沿坩堝孔中心軸剖開,觀察剖面的侵蝕情況,并測量各層厚度。
試驗(yàn)溫度升到1300℃時(shí),6組試樣的熔渣侵蝕和滲透情況顯著加劇,除50鉻鋯剛玉磚和30鉻鋯剛玉磚還殘留有部分熔渣外,其他4組試樣幾乎沒有明顯熔渣殘留。30鉻鋯剛玉磚中的殘?jiān)拾褰Y(jié)狀,而50鉻鋯剛玉磚中的殘?jiān)詾樗缮顟B(tài)。50鉻鋯剛玉磚依然保持了優(yōu)異的抗侵蝕性,但出現(xiàn)了熔渣滲透現(xiàn)象,滲透層厚度為7mm。其他5組試樣均出現(xiàn)了不同程度的熔渣侵蝕和熔渣滲透。其中,30鉻鋯剛玉磚被輕微侵蝕,同時(shí)滲透程度加大,侵蝕層厚度和滲透層厚度分別為1和9mm;鉻剛玉磚中已無明顯殘?jiān),侵蝕層和滲透層的厚度分別為2和12mm;高鋁磚侵蝕最為嚴(yán)重,已經(jīng)看不到試樣與渣接觸的界面結(jié)構(gòu),侵蝕層和滲透層厚度分別為16和3mm;剛玉莫來石磚出現(xiàn)了明顯的侵蝕層(厚度為6mm),但是抗?jié)B透性能較好(厚度僅為2mm)。由于顯氣孔率高,鋁鉻碳化硅磚抗侵蝕和滲透性能均較差,侵蝕層和滲透層厚度分別為5和18mm。
結(jié)論;(1)在1100℃侵蝕試驗(yàn)后,6組試樣均表現(xiàn)出較好的抗侵蝕性能和抗?jié)B透性能,試驗(yàn)后坩堝內(nèi)都?xì)埩袅舜罅咳墼?
(2)在1300℃侵蝕試驗(yàn)后,6組試樣的熔渣侵蝕和滲透行為顯著加劇。50鉻鋯剛玉磚依然保持了較優(yōu)異的抗侵蝕性,但出現(xiàn)了熔渣滲透現(xiàn)象;30鉻鋯剛玉磚和鉻剛玉磚被輕微侵蝕,同時(shí)滲透程度加大;由于氧化鉻在熔渣中的溶解度極低,含鉻試樣具有優(yōu)異的抗熔渣侵蝕性能,但其抗熔渣滲透性能一般;高鋁磚侵蝕最為嚴(yán)重,已經(jīng)看不到試樣與渣接觸的界面結(jié)
構(gòu);剛玉莫來石磚工作層被熔渣侵蝕后有鈣長石生成,促進(jìn)了基體的致密化,阻礙了熔渣的進(jìn)一步滲透;由于顯氣孔率高,鋁鉻碳化硅磚的抗侵蝕性能和抗?jié)B透性能均較差。
(3)綜合考慮使用性能、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等因素,危廢處置回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行溫度在1100℃左右時(shí),可以優(yōu)先考慮使用高鋁磚;運(yùn)行溫度在1300℃左右時(shí),可以優(yōu)先考慮使用剛玉莫來石磚。