目前危废处理的方式基本可分为资源化利用和无害化处理两类,而回转窑焚烧作为一种传统的无害化处理技术,在危废处置占据重要地位,由于危废分类工作不到位,危废的成分较为复杂,焚烧温度各有差异,高温焚烧时产生的熔融物复杂。此外,回转窑的机械运动使得危废对内衬耐火材料产生较大的机械应力。因此,作为回转窑衬里的耐火材料,要求其具有较好的抗侵蚀性能、优异的高温耐磨性能和抗热震性能。
选取目前危废处置回转窑用几种典型耐火材料50铬锆刚玉砖、30铬锆刚玉砖、铬刚玉砖、高铝砖、刚玉莫来石砖和铝铬碳化硅砖,进行了抗熔渣侵蚀性能研究,试验熔渣取自合肥某危废处置回转窑,其化学组成(w)为Na2O 13.49%,MgO 3.19%,AL2O3 7.18%,SiO2 12.86%,P2O5 6.43%,SO3 14.67%,CL- 7.25%,K2O 3.25%,CaO 9.26%,TiO2 6.85%,Fe2O3 7.94%,ZnO 1.17%,PbO 3.07%。熔渣物相组成复杂,主要物相为NaCL和Na2SO4。将试验砖制成内孔尺寸为φ25mmX30mm、外形尺寸为70mmX70mmX70mm的坩埚,加入15g危废熔渣,分别在1100和1300℃保温24h。沿坩埚孔中心轴剖开,观察剖面的侵蚀情况,并测量各层厚度。
试验温度升到1300℃时,6组试样的熔渣侵蚀和渗透情况显著加剧,除50铬锆刚玉砖和30铬锆刚玉砖还残留有部分熔渣外,其他4组试样几乎没有明显熔渣残留。30铬锆刚玉砖中的残渣呈板结状,而50铬锆刚玉砖中的残渣仍为松散状态。50铬锆刚玉砖依然保持了优异的抗侵蚀性,但出现了熔渣渗透现象,渗透层厚度为7mm。其他5组试样均出现了不同程度的熔渣侵蚀和熔渣渗透。其中,30铬锆刚玉砖被轻微侵蚀,同时渗透程度加大,侵蚀层厚度和渗透层厚度分别为1和9mm;铬刚玉砖中已无明显残渣,侵蚀层和渗透层的厚度分别为2和12mm;高铝砖侵蚀最为严重,已经看不到试样与渣接触的界面结构,侵蚀层和渗透层厚度分别为16和3mm;刚玉莫来石砖出现了明显的侵蚀层(厚度为6mm),但是抗渗透性能较好(厚度仅为2mm)。由于显气孔率高,铝铬碳化硅砖抗侵蚀和渗透性能均较差,侵蚀层和渗透层厚度分别为5和18mm。
结论;(1)在1100℃侵蚀试验后,6组试样均表现出较好的抗侵蚀性能和抗渗透性能,试验后坩埚内都残留了大量熔渣。
(2)在1300℃侵蚀试验后,6组试样的熔渣侵蚀和渗透行为显著加剧。50铬锆刚玉砖依然保持了较优异的抗侵蚀性,但出现了熔渣渗透现象;30铬锆刚玉砖和铬刚玉砖被轻微侵蚀,同时渗透程度加大;由于氧化铬在熔渣中的溶解度极低,含铬试样具有优异的抗熔渣侵蚀性能,但其抗熔渣渗透性能一般;高铝砖侵蚀最为严重,已经看不到试样与渣接触的界面结
构;刚玉莫来石砖工作层被熔渣侵蚀后有钙长石生成,促进了基体的致密化,阻碍了熔渣的进一步渗透;由于显气孔率高,铝铬碳化硅砖的抗侵蚀性能和抗渗透性能均较差。
(3)综合考虑使用性能、经济和环保等因素,危废处置回转窑运行温度在1100℃左右时,可以优先考虑使用高铝砖;运行温度在1300℃左右时,可以优先考虑使用刚玉莫来石砖。