铝硅质耐火材料抗冰晶石侵蚀研究

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本文首先以板状刚玉和熔融石英作为Al2O3组分和Si O2组分,借助薄片法和静态坩埚法研究了化学组分对试样抗冰晶石侵蚀性的影响。研究结果表明,单一的Al2O3组分和单一的Si O2组分的试样,其抗冰晶石侵蚀性都差,Al2O3组分中加入Si O2或者Si O2组分中加入Al2O3,试样抗冰晶石侵蚀性显著改善,特别地,当试样中的Al2O3和Si O2的重量百分含量为20:80[记为Al2O3:Si O2(wt%)=20:80]时,抗冰晶石侵蚀性最好,侵蚀系数(Corrosion Criteria,简写为CRC)仅为6.59。其原因是,在实验温度下,熔融冰晶石溶解Al2O3组分,对Si O2组分发生物理渗透,使试样的抗冰晶石侵蚀性差;对于Al2O3-Si O2体系,冰晶石与Al2O3和Si O2组分发生化学反应生成霞石(Na Al Si O4),高粘度的霞石起着屏障作用,阻碍了冰晶石的进一步渗透,提高了试样的抗冰晶石侵蚀性。其次采用叶腊石、焦宝石熟料和高铝矾土熟料为原料,研究了耐火原料种类对抗冰晶石侵蚀性的影响。研究结果表明,叶腊石原料的抗冰晶石侵蚀性为最好,高铝矾土熟料原料的抗冰晶石侵蚀性最差。以叶腊石为原料,还研究了颗粒级配对抗冰晶石侵蚀性的影响,实验结果表明,采用粗:中:细=4:2:4的颗粒级配具有较好的抗侵蚀性。再次,以板状刚玉和熔融石英分别作为Al2O3组分和Si O2组分,研究了添加剂对试样抗冰晶石侵蚀性的影响。研究结果表明,对于Al2O3:Si O2(wt%)=25:75的试样(记为低铝高硅试样),任何添加剂几乎都没有提高其抗冰晶石侵蚀性,特别地,添加Ba SO4、Ca Cl2和Na Cl等将显著降低其抗冰晶石侵蚀性;对于Al2O3:Si O2(wt%)=75:25的试样(记为高铝低硅试样),添加Fe2O3、Ti O2和KCl等可以适当提高其抗冰晶石侵蚀性,添加Si3N4和B4C等显著降低其抗冰晶石侵蚀性。最后,研究了电解质分子比对[Al2O3:Si O2(wt%)=20:80]试样抗冰晶石侵蚀性的影响。研究结果表明,电解质分子比为3时对试样的侵蚀性最小,增大或降低分子比都将增大对试样的侵蚀性,尤其是分子比大于3对试样的侵蚀性显著增大,说明Na F对试样的侵蚀性大于Al F3。
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