各种耐火材料抗碱腐蚀性能研究

在气化炉内的大气腐蚀下，碱腐蚀对耐火衬里的破坏尤为严重。炉内碱金属蒸发冷凝进入耐火衬里，这是它富集和渗透的间隙，从而腐蚀和开裂衬里，损坏耐火衬里。目前，国内外对碱金属对耐火材料（以下简称：耐材）的腐蚀做了大量工作，常用耐火材料（以下简称：耐材）在碱性条件下的耐碱腐蚀性能如下：

(1)硅铝耐材

碱金属通过形成白榴石、钾霞石、β-刚玉等侵蚀Al2O3-SiO2耐火材料，它们的形成导致耐火衬里体积膨胀，导致碱裂纹的形成。反应产物取决于碱浓度和 Al2O3，SiO2 的含量，碱金属对各种硅铝耐材都有不同程度的破坏。

(2)含铬耐材

以镁铬、铬刚玉为原料制成的耐材具有较高的耐火性、耐高温性和优良的抗温变能力。镁铬耐材因其良好的耐碱性和优良的耐高温性，长期以来一直被用作碱回收炉的内衬耐材。 Cr203 在含铬的耐材中，尤其是在基体中Cr203有利于增加材料密度和热结合强度，减少气孔，提高抗渣腐蚀性能。但Cr2O3和铬矿在氧化气氛中很容易与碱金属氧化物（K2O、Na2O）反应生成低熔点的六价铬酸盐。一方面，不仅破坏了Cr2O3和铬矿的结构，而且形成的低熔点物质也渗透到砖中；另一方面，铬酸盐R2CrO4是一种弱氧化性化合物，化学稳定性高。

(3)铝酸钙耐材

CaO-Al2O3 二元体系包含两种重要的化合物，即二铝酸钙和六铝酸钙。由于其良好的水硬度能力、脱碳能力和高温性能，被广泛应用于建材、冶金、国防等行业，六铝酸钙（CaAl12019或CaO-6Al2O3，简称CA6）由于其较好的理化性能，近年来受到广泛关注。在CaO-Al2O3二元体系中，它具有抗水化和熔点（约1830°C），分解和熔化 CA6 晶体各向异性生长，可以是六种形式。

(4)镁铝尖晶石耐材

镁铝尖晶石（MgO.A12O3或MgAl2O4，缩写为MA）是Mg0-Al2O3二元体系中稳定的化合物。镁铝尖晶石具有各向同性八面体结构，Al-O和Mg-O通过离子键连接，其静电键强度相同稳定。这种晶体结构保证了耐材MA优异的热震稳定性和耐磨性，在氧化还原气氛下对游离SO2/SO3和K2O/Na2O具有更好的耐腐蚀性能，因此MA在耐材行业得到广泛应用。此外，镁铝尖晶石熔点高（2135℃）、导热系数低、热膨胀系数低、强度高、硬度高、抗冲击、耐强碱腐蚀，对氧化铁的作用也很稳定。

(5)复合材料

鉴于CA6和MA均具有良好的耐碱腐蚀性能，且CA6和MA的热膨胀系数相近，相容性好，可以任意配比，不存在膨胀失配问题。因此，两种材料可以结合使用，并开发了 CA6-MA 复合物与轻骨料结合，研究表明它具有良好的抗热震性、抗冲刷性、耐磨性和良好的抗渣侵蚀性。

(6)铝碳耐材

铝碳耐材广泛用于发生碱腐蚀的铁水预处理炉、冶炼还原炉等高炉，具有用途或潜在用途。其中，SiAION（碳化硅）与刚玉结合已发展成为大型高炉重要的耐材。在还原气氛中以下高炉渣对SiAION结合刚玉砖的腐蚀率相对较低：氧化铁、氧化钠、氧化钾等，反应生成铁铝尖晶石和少量针状β-氧化铝。但在氧化条件下使用SiC时，SiC被氧化为SiO 2 ，可生成碱金属硅酸盐，生成高温粘结相，与表层同步反应，易形成渣层。这方面可以减缓碱腐蚀过程，但是这种高温粘结相的存在还会粘附在耐材和灰烬上，它们会进一步变成霞石和其他低温共晶物，导致基体脆化和损坏。

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