[发明专利]一种提高铝铬耐火材料抗熔渣渗透性的方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种提高铝铬耐火材料抗熔渣渗透性的方法。

背景技术

铝铬耐火材料广泛的应用于煤气化炉、垃圾焚烧炉、有色金属冶炼炉等高温炉中。其中，高铬含量的铝铬材料更已成为难以替代的水煤浆气化炉用内衬材料。

铝铬耐火材料在高温炉中的服役环境复杂，同时承受着高温和液态熔渣的侵蚀。高温炉在工作温度下产生的侵蚀性熔渣主要组成包括SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、CaO以及其它氧化物。由于铝铬耐火材料具有高连通性气孔结构，液态熔渣与铝铬耐火材料接触后会沿着气孔渗透到材料内部，引起耐火材料的溶解、组成和微结构变化，产生裂纹和剥落等，从而造成材料的损毁失效。由于铝铬耐火材料尤其是高铬含量的铝铬材料价格昂贵，且损毁后维修更换费用很高，周期长，严重影响企业的生产运行状况。因此，减少熔渣对铝铬耐火材料的侵蚀，延长材料使用寿命是高温炉连续、高效运行的重要措施之一。

目前，提高铝铬耐火材料抗渗透性的方法多从材料本身着手，通过原料和微结构调控的方法，如加入纳米粉(CN101955361A)、结构微孔化(CN101935229A)、胶体浸渍(CN101423415A)等方法。相关文献报道，熔渣中FeO和MgO与铝铬耐火材料作用后会在材料表面形成一层致密尖晶石结构层，该致密结构层在一定程度上能够阻止熔渣的进一步渗透(郭宗奇，朱毓生.煤气化炉渣对含Cr₂O₃耐火材料的侵蚀.材料科学进展[J].1990,4(1):64～70)，且致密结构层的形成与熔渣的组分有关(KanekoTK,ZhuJX,etal.Theeffectsofgasificationfeedstockchemistriesontheinfiltrationofslagintotheporoushighchromiarefractoryandtheirreactionproducts[J].Fuel.2014,115:248～263)。由此可知，铝铬耐火材料在使用过程中能够形成自保护致密结构层也是一种提高其抗渗透性的有效方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种提高铝铬耐火材料抗熔渣渗透性的方法，使其能通过向熔渣中加入添加剂改性熔渣，使其在反应过程中能够形成尖晶石结构层，从而减少熔渣的进一步渗透，提高耐火材料的使用寿命。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种提高铝铬耐火材料抗熔渣渗透性的方法，高温炉中的熔渣内加入Mn氧化物，使Mn氧化物在高温下改性熔渣，并使改性熔渣与铝铬材料中的Cr₂O₃、Al₂O₃反应形成MnCrAl₂O₄和MnAl₂O₄尖晶石结构层，工作温度下改性熔渣中Mn的含量至少为15wt%；工作温度下改性熔渣中(Mn+Fe+Mg)的含量至少为25wt%；所述的Mn氧化物为MnO、MnO₂、Mn₂O₃、Mn₃O₄中的一种或多种。

所述的熔渣中还加入有Fe或Mg氧化物；所述Fe或Mg氧化物为FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄、MgO中的一种或多种。

所述铝铬耐火材料为氧化铬含量≥50wt%的Cr₂O₃-Al₂O₃质或Cr₂O₃-Al₂O₃-ZrO₂质定形或不定形制品。

所述的熔渣为(Mn+Fe+Mg)含量低于15wt%的熔渣。