氧化物基耐火材料抗熔渣侵蚀研究进展

高靖红 史雨晨 于广锁 苏暐光 李 耀 张俊先

1）宁夏大学化学化工学院 省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室 宁夏银川 750021

2）华东理工大学 洁净煤技术研究所 上海 200237

3）山东兖矿国拓科技工程股份有限公司 山东济宁 273500

据统计，钢铁、有色、玻璃和陶瓷、石油和能源等工业领域分别消耗约70%、3%、10%、17%的耐火材料，耐火材料市场也预计将从2016年的331亿美元增长到2021年的406亿美元［1-2］。耐火材料在国民经济建设特别是高温工业发展中起着至关重要的作用。氧化物基耐火材料因具有高温力学性能强、抗热震性好等特点，通常被用于高温、高压和强氧化还原气氛等极端环境中。但在这种条件下，熔渣渗透和化学侵蚀是导致其损毁的主要因素。

熔渣主要由CaO、FeO、Fe2O3、MgO、Al2O3、TiO2等氧化物构成，还可能含有少量氯化物、硫酸盐等其他类型的化合物［3］。熔渣对氧化物基耐火材料的侵蚀涉及固相反应以及与液相的相互作用，其过程不仅限于材料表面的溶解作用，而且熔渣还能通过气孔或通过耐火材料的液相、固相扩散渗入基体中，使耐火材料表面附近的组成和结构发生质变，从而造成耐火材料的蚀损。Lee等［4］提出熔渣对耐火材料的侵蚀过程可分为4个阶段：1）熔渣在耐火材料表面润湿；2）熔渣通过材料表面和内部气孔开始渗透；3）化学反应破坏耐火材料键合；4）熔融的液态渣侵蚀耐火材料成分。耐火材料的渣蚀不仅会降低其使用寿命，还可能会导致灾难性事故，致使工厂计划外停车，造成不可预估的损失。……