隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,危廢量也逐年攀升。 目前危廢的處置方式主要包括填埋、堆存、高溫焚燒等,其中高溫焚燒技術(shù)使垃圾體積和質(zhì)量大幅度減少,同時還能回收余熱和發(fā)電,是解決危廢的一種最有效途徑。但危廢來源廣,組成復(fù)雜,焚燒后所形成的渣的性質(zhì)也不相同,因此,危廢爐爐襯所用的耐火材料的選擇就顯得尤為重要。
危廢爐爐襯用耐火材料有碳化硅(SiC)質(zhì)耐火材料、鋁硅(Al 2O3 -SiO2 )質(zhì)耐火材料以及鉻剛玉(Al 2O3 -Cr2O3 )質(zhì)耐火材料,其中SiC 質(zhì)耐火材料的抗渣性能優(yōu)異 ,但因容易被氧化,使用范 圍受到限制。而Al 2O3 -SiO2 質(zhì)耐火材料有著良好的抗熱震性能,但其組成中的 Al 2O3 和 SiO2 容易和熔渣中的 Na2O、K2O 以及 CaO 反應(yīng)生成如霞石(NaAlSiO4 )、鈣長石(CaAl 2 Si 2O8 )和鉀長石(KAlSi 3O8 )等低熔點相,加劇渣對材料的侵蝕。由于Cr2O3 具有良好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性，在腐蝕性介質(zhì)中超低的溶解度以及超高的熱化學(xué)穩(wěn)定性,Al 2O3 -Cr2O3質(zhì)耐火材料相比其他材料有更優(yōu)異的抗渣侵蝕性能和物理性能。
近年來,因施工和修復(fù)更加方便,鋁酸鈣水泥(calcium aluminate cement, CAC)結(jié)合鉻剛玉澆注料作為爐襯材料得到了成功應(yīng)用。然而CAC結(jié)合鉻剛玉澆注料在服役過程中存在Cr(Ⅲ)被氧化為Cr(Ⅵ)的風(fēng)險。這是因為CAC中含有CaO,促進(jìn)Cr(Ⅵ)的生成。研究發(fā)現(xiàn),CAC結(jié)合鉻剛玉
澆注料在升溫的過程中會形成大量的CaCrO4 和 Ca4Al 6CrO16相,導(dǎo)致澆注料在服役過程中 Cr(Ⅵ)含量超標(biāo)。為了解決這一問題在 Al 2O3 -CaO-Cr2O3 體系中引入了微硅粉,降低了材料制備過程中的 Cr(Ⅵ)含量。 即便如此,鉻剛玉澆注料在服役過程中還會與危廢爐渣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這不僅會影響鉻剛玉澆注料的服役壽命,也會影響其在服役過程中產(chǎn)生的 Cr(Ⅵ)的含量。以危廢回轉(zhuǎn)窯為例,在燃燒區(qū)用后的鉻剛玉質(zhì)耐火材料就被檢測出含有 Cr(Ⅵ) [24] ,這是因為爐渣中的堿金屬或者堿土金屬會促進(jìn)材料中Cr(Ⅲ)被氧化為Cr(Ⅵ)。因此,有必要研究 CAC 結(jié)合鉻剛玉澆注料與危廢爐渣之間的相互作用;另外,鉻剛玉澆注料受服役環(huán)境和施工條件影響,在實際爐襯砌筑過程中可能采用現(xiàn)場直接澆筑或燒成制品砌筑施工方式,盡管原料的組成相同,但在兩種施工方式下形成的物相組成和顯微結(jié)構(gòu)卻有顯著差異,將直接影響著鉻剛玉材料爐襯與渣的反應(yīng)過程。