鉻剛玉澆注料是重要的危廢焚燒爐爐襯材料之一，但危廢來(lái)源廣泛，成分復(fù)雜，導(dǎo)致爐渣的成分存在差異，從而影響爐襯的使用壽命。以鋁酸鈣水泥結(jié)合鉻剛玉澆注料為對(duì)象,選取了富含CaO、Fe2O3和SiO2的三種典型危廢爐渣，試驗(yàn)了對(duì)鉻剛玉澆注料燒成前后的侵蝕/滲透行為影響。
三種危廢爐渣的化學(xué)組成如表1所示分別將化學(xué)組成中CaO、SiO2和Fe2O3含量相對(duì)較高的渣命名為高CaO渣、高SiO2渣和高Fe2O3渣，其堿酸比依次為2.7、0.5和1.0。采用爐渣熔點(diǎn)熔速測(cè)定儀,測(cè)定其半球點(diǎn)，高CaO渣接近1500℃，高SiO2渣為1152.3℃，高 Fe2O3渣為1203.5℃。分別在坩堝試樣內(nèi)入24g渣。在1600℃下保溫3h 進(jìn)行靜態(tài)抗渣侵蝕試驗(yàn)。
圖1是水泥結(jié)合鉻剛玉澆注料在1600 ℃下對(duì)三種渣的靜態(tài)抗渣3 h后的坩堝剖面圖。從圖中可以看出，除FS、FI外，其余試樣的坩堝底部無(wú)明顯殘?jiān)c原始坩堝孔(白色線條區(qū)域)相比，渣對(duì)材料產(chǎn)生了一定程度的侵蝕，渣對(duì)材料的滲透較為明顯。試樣的侵蝕指數(shù)均很低，最高也僅有2.7%，但試樣的滲透指數(shù)遠(yuǎn)高于侵蝕指數(shù)。對(duì)于未燒成試樣，從侵蝕性來(lái)看，三種渣的侵蝕指數(shù)之間的差距很小，其抗高SiO2渣侵蝕的能力最好抗高Fe2O3渣侵蝕的能力稍弱，抗高CaO渣侵蝕的能力最差。從滲透性來(lái)看，其抗高CaO渣滲透的能力最好，抗高Fe2O3渣滲透的能力稍弱，抗高SiO2渣滲透的能力最差。對(duì)于燒成試樣，其抵抗渣侵蝕的能力變化很小，但抗渣滲透能力均有所改善，特別是抗高SiO2渣滲透能力得到極大改善。
從圖中可以看出，經(jīng)渣侵蝕后的含鉻剛玉澆注料中除鋁鉻固溶體和六鋁酸鈣外，產(chǎn)物中還出現(xiàn)了新的物相。對(duì)比燒成與未燒成試樣，侵蝕后產(chǎn)物中新生成的物相完全一致。以未燒成試樣為例，試樣US反應(yīng)層中新增物相為鈣長(zhǎng)石(CaAl2Si2O8)和霞石(NaAlSO4)，六鋁酸鈣消失。在滲透層內(nèi)新增物相則是鈣黃長(zhǎng)石和霞石；而高Fe2O3渣侵蝕試樣后的反應(yīng)層為霞石、鈣長(zhǎng)石和 Ca(Fe,Al)12O19 ，在滲透層內(nèi)鈣長(zhǎng)石被鈣黃長(zhǎng)石代替。與前兩種渣相比，高CaO渣中CaO含量明顯增加，因此反應(yīng)層內(nèi)新的物相為硅酸二鈣(Ca2 SiO4 )和鈣黃長(zhǎng)石(Ca2Al2SiO7)，六鋁酸鈣含量增加，在滲透層內(nèi)新增物相則只有鈣黃長(zhǎng)石。
這些物相中。霞石熔點(diǎn)低，熔點(diǎn)在1150℃左右，會(huì)促進(jìn)熔渣滲透進(jìn)試樣內(nèi)，長(zhǎng)石和硅酸二鈣熔點(diǎn)比霞石高,但在1600℃下仍會(huì)變成液相。六鋁酸鈣、鋁鉻固溶體和Ca(Fe,Al)12O19熔點(diǎn)均高于1600℃，會(huì)減緩渣的滲透。其中，六鋁酸鈣的生成會(huì)伴有膨脹效應(yīng)，使試樣內(nèi)部更加致密，且其不易與堿性渣反應(yīng)。鋁鉻固溶體則不易與酸性或堿性渣反應(yīng)生成液相,Ca(Fe,Al)12O19是Fe2O3與CaAl12O19發(fā)生固溶反應(yīng)所得到的產(chǎn)物,其性質(zhì)與CaAl12O19類似。