不同气氛中高铬材料的抗煤熔渣性研究

采用静态坩埚法,分别在空气、氩气和埋炭3种气氛中对高铬材料进行了抗煤渣试验,采用直接观察、SEM观察、EDS分析等手段,对比分析了煤渣的侵蚀深度和渗透深度。结果表明:1)试验气氛主要影响煤熔渣对高铬砖的侵蚀程度,而对煤熔渣在高铬砖中的渗透程度影响较小;2)在空气气氛中,煤熔渣对高铬砖的侵蚀和渗透程度均比在氩气和埋炭气氛中的小;3)在氩气和埋炭气氛中,溶解在煤熔渣中的Cr2O3被还原成单质Cr并从煤熔渣中析出,使高铬材料中Cr2O3在煤熔渣中的溶解-还原-析出循环不断进行,高铬材料被熔渣严重侵蚀;4)综合比较,在氩气气氛中进行的静态坩埚抗渣试验是实验室评价高铬材料较为理想的抗渣试验方法。

不同煤熔渣对水煤浆加压气化炉用高铬砖的侵蚀

为研究不同煤熔渣对高铬砖的侵蚀机制,选取4种物理化学性能差异较大的典型气化炉用后煤熔渣,采用化学分析、XRD、SEM及EDS等研究了不同煤熔渣的性能及其对w(Cr2O3)≥90%的高铬砖的侵蚀、渗透情况。结果表明:气化炉中煤熔渣主要由SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO组成,但不同煤熔渣的化学组成差异较大,矿物组成及熔融特性温度也不同;在相同条件下,高铬砖侵蚀的主要影响因素是温度和熔渣的化学组成,随温度升高,煤熔渣对高铬砖的侵蚀急速加剧;煤渣中的熔融指数较低时,煤熔渣对高铬砖的侵蚀渗透较为严重;煤熔渣中低熔点相向材料内部渗透、渣中SiO2等对材料中ZrO2等的反应溶解是造成高铬砖失效的直接原因;高铬砖表面形成镁铝铬铁复合尖晶石致密层可以有效降低高铬砖的侵蚀程度。

煤熔渣对镁铝尖晶石质耐火材料的侵蚀机制

为了实现水煤浆气化炉炉衬材料的无铬化,研究开发合适的耐火材料代替水煤浆气化炉用高铬砖,以尖晶石骨料及细粉、α-Al_2O_3微粉和轻烧Mg O微粉为原料,于1 600℃保温5 h烧成,制备了φ50 mm×40 mm、内孔为φ25 mm×25 mm的镁铝尖晶石质坩埚试样。采用静态坩埚法,借助XRD、SEM+EDS研究了高温煤熔渣对试样的侵蚀行为。结果表明:1)侵蚀后的镁铝尖晶石材料结构疏松,出现较明显的裂纹,煤熔渣完全渗入试样内部。2)经煤熔渣侵蚀后的镁铝尖晶石材料,物相组成发生变化,除原有的镁铝尖晶石外,还有新物相镁铁铝复合尖晶石相存在。3)煤熔渣对镁铝尖晶石材料的侵蚀机制是物理渗透为主,化学熔蚀为辅。

煤熔渣对SiC-CA6复合材料的侵蚀机制分析

采用静态坩埚法,在埋碳气氛中对SiC-CA6复合材料进行了1 500℃保温3 h的抗煤熔渣侵蚀试验,通过XRD、SEM、EDS等分析了煤熔渣对SiC-CA6复合材料的侵蚀机制。结果表明:1)在还原气氛下,SiC-CA6复合材料中未发现明显的侵蚀层,形成的渗透层较薄且比较致密,表明Si C-CA6复合材料具有较好的抗煤熔渣性能。2)煤熔渣对Si C-CA6复合材料的侵蚀主要包括渣层界面处的Si C颗粒被渣中的铁氧化物氧化,以及基质中的CA6与渣中的SiO2、Al2O3、CaO反应生成CAS2。CAS2溶入渣中使得界面处局部区域内的熔煤渣黏度增大,抑制了熔渣向材料内部的进一步渗透。

煤熔渣对SiC-MgAl2O4复合材料的侵蚀机制

为探索水煤浆气化炉炉衬材料的无铬化,以SiC颗料、MgAl2O4细粉、α-Al 2O 3微粉和MgO细粉为原料,在埋碳气氛下于1650℃保温5 h烧成制备了SiC-MgAl2O4坩埚试样,并采用静态坩埚法在埋碳气氛下进行了1500℃保温1 h的煤熔渣侵蚀试验,以研究高温煤熔渣对试样的侵蚀行为。结果表明:1)SiC-MgAl2O4材料经高温煤熔渣侵蚀后,煤熔渣沿着MgAl2O4基质渗入材料内部,产生明显裂纹;2)煤熔渣中的Fe元素在试验条件下与材料中的SiC发生氧化还原反应,在试样表面形成金属Fe,SiC被氧化形成的SiO 2向渣中溶解,提高了熔渣黏度,从而抑制熔渣的进一步渗透;3)煤熔渣对SiC-MgAl2O4材料的侵蚀机制主要包括向MgAl2O4基质的渗透和对SiC颗粒的氧化两个方面。

高纯 Mgo-Cr_2O_3材料组成和结构对煤熔渣渗透的控制

高 Cr_2O_3含量的高纯 MgO-Cr_2O_3材料与煤熔渣的接触试验表明,接近 MgCr_2O_4化学计量组成,以 MgCr_2O_4和 Cr_2O_3为相结构的致密材料,抗煤熔渣侵蚀和渗透性俱优。MgCr_2O_4相与煤熔渣接触会慢慢分解,MgO 溶入渣中,Cr_2O_3在渣-耐火材料界面再结晶。

水煤浆气化操作条件对高铬耐火材料的影响

水煤浆气化是在高温、高压、强还原气氛下操作的 ,其气体成分及煤熔渣成分对耐火材料产生严重的侵蚀和损毁。通过分析气氛、熔渣及操作条件对耐火材料的影响 。

水煤浆气化炉耐火材料的损毁原因及改进

分析了水煤浆气化炉用耐火材料的损毁原因,认为熔渣侵蚀、剥落和机械磨损是导致炉衬耐火材料损毁的主要因素,其中以剥落为主;引起剥落的原因是多方面的,包括熔渣渗透引起的结构应力、温度变化引起的热应力、体积膨胀引起的机械应力及组分价态变化引起的体积效应等。以减少熔渣渗透为目的,通过添加适合金属外加剂,研制的新产品具有更高的体积密度和更小的气孔直径,预计可提高炉衬使用寿命10%以上。

煤气化炉渣对含Cr_2O_3耐火材料的侵蚀

用静态坩埚法研究了煤熔渣对几种 Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料的侵蚀性。Cr_2O_3均布的试样中煤熔渣很快渗透,吸渣量较大,使工作带的铬刚玉晶粒在液相中散开;而基质中富 Cr_2O_3的试样吸渣量少,在渣-耐火材料界面形成β-Al_2O_3和 CaO·6Al_2O_3密集层,有助于减小渣渗透和保持材料工作面基体的基本完整,其中含锆硅质玻璃相的试样即使 Cr_2O_3含量较低,也保持最小的吸渣量和渗透深度。