均質料對垃圾焚燒爐用耐磨澆注料性能的影響

劉淑煥　占華生　鄭華

摘 要：為了研究均質料對垃圾焚燒爐用耐磨澆注料性能的影響，本文以高鋁礬土、均質料為主要原料；以二氧化硅微粉、鋁酸鈣水泥、α-Al2O3微粉等為輔助原料；外加定量的水和分散劑配制成高強耐磨澆注料，并利用回轉抗灰渣實驗研究了添加均質料的澆注料抗飛灰（堿度為1.0）的侵蝕性能。結果表明：均質料引入，明顯降低耐磨澆注料的顯氣孔率，提高了產(chǎn)品的強度，改善其耐磨性，以及改善了耐磨澆注料抗灰渣滲透侵蝕性能。

關鍵詞：耐磨澆注料；均質料；飛灰；回轉抗渣

1 前言

垃圾焚燒爐的工作溫度一般不超過1400℃，但復雜的工作環(huán)境（如：氣體的侵蝕、垃圾在高溫移動過程中對爐體內部的磨損和沖擊），要求其具有優(yōu)質的耐火材料內襯。因此，通常要求耐火材料具有如下特點：（1） 高強度和良好的耐磨性。以抵抗固體物料的磨損和熱氣流的沖刷；（2） 良好的體積穩(wěn)定性和耐酸性。以抵抗爐內酸性物質的侵蝕；（3） 良好的熱震穩(wěn)定性。以抵抗爐溫的變化對材料的破壞；（4） 良好的抗CO侵蝕能力。以避免因CO侵蝕而引起爐襯崩裂。而且，隨著焚燒爐大型化的發(fā)展趨勢，對焚燒爐用耐火材料技術要求也越來越嚴格[1]。

一般焚燒爐用高鋁質耐磨澆注料主要原料大多采用傳統(tǒng)的高鋁礬土熟料，而高鋁礬土隨著產(chǎn)地的差異，其原料組成不同，尤其是雜質種類和含量差異較大。而且，受傳統(tǒng)的燒成工藝和人工揀選工藝的影響，高鋁礬土熟料具有質量不夠穩(wěn)定、加工不夠精細、均勻性差等特點，這嚴重影響了耐磨耐火澆注料性能指標的穩(wěn)定性和均勻性。甚至會出現(xiàn)高溫爐襯局部磨損、滲透及侵蝕過快等問題，嚴重降低了耐磨材料的使用壽命和高溫窯爐的利用效率。

均質類材料是通過均化工藝和適當高溫煅燒從而達到結構、性能和質量的穩(wěn)定、均勻，避免雜質集中的現(xiàn)象。我國在“八·五”攻關中，根據(jù)礬土的鋁含量和雜質的特點，進行了高鋁礬土均化料的研究開發(fā)工作，逐漸開發(fā)了Al2O3含量為70%～90%、體積密度為2.9～3.5 g·cm-3的均質料。人工合成均質料，具有低氣孔率、低吸水率、體積密度高，以及高均勻性等特點[2]。因此，本文分析了均質料在垃圾焚燒爐用耐磨澆注料中的應用情況，為焚燒爐用均質料質耐磨澆注料的開發(fā)提供了理論依據(jù)。

2 實驗內容

2.1 實驗原料及試樣制備

本文所采用的主要原料為高鋁礬土和均質料；輔助原料包括鋁酸鈣水泥、α-Al2O3微粉和二氧化硅微粉等；外加高效分散劑，詳情如表1所示。實驗配方如表2所示。

按照表2進行稱量、配料、預混，并在小型混練機中加水強制攪拌（外加定量分散劑）后，再成型。試樣室溫養(yǎng)護24h后脫模，并在110℃干燥24h后備用。

2.2 實驗方法

對試樣在110℃干燥24h，并在1100℃保溫3h后對試樣進行顯氣孔率、抗折耐壓強度以及耐磨性等檢測。抗灰渣侵蝕試驗采用回轉抗渣裝置[3]。回轉抗渣試驗以混合煤氣（煤氣和氧氣混合氣體）為熱源對材料進行加熱升溫，到達預定溫度1400 ℃時，開始投入堿度（C/S）為1.0的焚燒爐飛灰，每次投入的焚燒爐飛灰為1kg，加入總量為6kg，試驗侵蝕時間為6 h。試驗結束后，將被侵蝕試樣從中間切開，然后測量并計算出試樣平均侵蝕量和最大侵蝕量。

3 結果分析與討論

3.1 物理性能分析

1#和2#試樣在110℃和1100℃溫度下的顯氣孔率和試樣強度的關系如圖1、圖2、圖3和圖4所示。耐磨區(qū)形貌對比如表5所示。

從圖1～圖3可以看出，均質料的顯氣孔率比燒結高鋁礬土低，抗折強度高，耐壓強度高。圖4、圖5表明， 燒結高鋁礬土試樣耐磨區(qū)域磨損嚴重，表面不平整；均質料試樣磨損較少，表面光滑。這主要是由于均質料均一性好、致密性高等性能，使得含均質料試樣，顯氣孔率明顯降低，致命性增強，這有利于提高試樣的強度。說明均質料的引入，耐磨性能顯著得到改善。

3.2 侵蝕結果分析

圖6為抗灰渣侵蝕后試樣的縱切面照片，圖7為侵蝕后各試樣的侵蝕量。

由圖6、圖7可以看出，用均質料替代傳統(tǒng)燒結高鋁礬土原料后，由于原料均一性，以及致命性均得到了提高，所以試樣的侵蝕量明顯降低。

4 結語

本實驗在垃圾焚燒爐用耐磨澆注料中，引入均質料不僅降低了材料的顯氣孔率，提高了材料的強度和耐磨性等性能，而且提高了耐磨澆注料抗飛灰侵蝕和滲透的性能，延長了焚燒爐關鍵部位耐磨澆注料的使用壽命，保證焚燒爐的穩(wěn)定運行。截至到目前，利用均質料開發(fā)的耐磨澆注料，已在山東乳山、上海康恒項目、首鋼能源、哈爾濱雙琦等項目上使用，使用效果良好。

參考文獻

[1] 王雷，張運翹. 垃圾焚燒爐及耐火耐磨材料探討[J]. 發(fā)電設備，2007，4.

[2] 鐘香崇.產(chǎn)學研結合發(fā)展有中國特色的優(yōu)質耐火材料[J].耐火材料，2009，1.

[3] 占華生，陳俊紅，薛文東，等. 添加Si粉和Si3N4粉對Al2O3-SiC材料抗侵蝕性影響[J].耐火材料，2008，42.

摘 要：為了研究均質料對垃圾焚燒爐用耐磨澆注料性能的影響，本文以高鋁礬土、均質料為主要原料；以二氧化硅微粉、鋁酸鈣水泥、α-Al2O3微粉等為輔助原料；外加定量的水和分散劑配制成高強耐磨澆注料，并利用回轉抗灰渣實驗研究了添加均質料的澆注料抗飛灰（堿度為1.0）的侵蝕性能。結果表明：均質料引入，明顯降低耐磨澆注料的顯氣孔率，提高了產(chǎn)品的強度，改善其耐磨性，以及改善了耐磨澆注料抗灰渣滲透侵蝕性能。

關鍵詞：耐磨澆注料；均質料；飛灰；回轉抗渣

1 前言

垃圾焚燒爐的工作溫度一般不超過1400℃，但復雜的工作環(huán)境（如：氣體的侵蝕、垃圾在高溫移動過程中對爐體內部的磨損和沖擊），要求其具有優(yōu)質的耐火材料內襯。因此，通常要求耐火材料具有如下特點：（1） 高強度和良好的耐磨性。以抵抗固體物料的磨損和熱氣流的沖刷；（2） 良好的體積穩(wěn)定性和耐酸性。以抵抗爐內酸性物質的侵蝕；（3） 良好的熱震穩(wěn)定性。以抵抗爐溫的變化對材料的破壞；（4） 良好的抗CO侵蝕能力。以避免因CO侵蝕而引起爐襯崩裂。而且，隨著焚燒爐大型化的發(fā)展趨勢，對焚燒爐用耐火材料技術要求也越來越嚴格[1]。

一般焚燒爐用高鋁質耐磨澆注料主要原料大多采用傳統(tǒng)的高鋁礬土熟料，而高鋁礬土隨著產(chǎn)地的差異，其原料組成不同，尤其是雜質種類和含量差異較大。而且，受傳統(tǒng)的燒成工藝和人工揀選工藝的影響，高鋁礬土熟料具有質量不夠穩(wěn)定、加工不夠精細、均勻性差等特點，這嚴重影響了耐磨耐火澆注料性能指標的穩(wěn)定性和均勻性。甚至會出現(xiàn)高溫爐襯局部磨損、滲透及侵蝕過快等問題，嚴重降低了耐磨材料的使用壽命和高溫窯爐的利用效率。

均質類材料是通過均化工藝和適當高溫煅燒從而達到結構、性能和質量的穩(wěn)定、均勻，避免雜質集中的現(xiàn)象。我國在“八·五”攻關中，根據(jù)礬土的鋁含量和雜質的特點，進行了高鋁礬土均化料的研究開發(fā)工作，逐漸開發(fā)了Al2O3含量為70%～90%、體積密度為2.9～3.5 g·cm-3的均質料。人工合成均質料，具有低氣孔率、低吸水率、體積密度高，以及高均勻性等特點[2]。因此，本文分析了均質料在垃圾焚燒爐用耐磨澆注料中的應用情況，為焚燒爐用均質料質耐磨澆注料的開發(fā)提供了理論依據(jù)。

2 實驗內容

2.1 實驗原料及試樣制備

本文所采用的主要原料為高鋁礬土和均質料；輔助原料包括鋁酸鈣水泥、α-Al2O3微粉和二氧化硅微粉等；外加高效分散劑，詳情如表1所示。實驗配方如表2所示。

按照表2進行稱量、配料、預混，并在小型混練機中加水強制攪拌（外加定量分散劑）后，再成型。試樣室溫養(yǎng)護24h后脫模，并在110℃干燥24h后備用。

2.2 實驗方法

對試樣在110℃干燥24h，并在1100℃保溫3h后對試樣進行顯氣孔率、抗折耐壓強度以及耐磨性等檢測?？够以治g試驗采用回轉抗渣裝置[3]?；剞D抗渣試驗以混合煤氣（煤氣和氧氣混合氣體）為熱源對材料進行加熱升溫，到達預定溫度1400 ℃時，開始投入堿度（C/S）為1.0的焚燒爐飛灰，每次投入的焚燒爐飛灰為1kg，加入總量為6kg，試驗侵蝕時間為6 h。試驗結束后，將被侵蝕試樣從中間切開，然后測量并計算出試樣平均侵蝕量和最大侵蝕量。

3 結果分析與討論

3.1 物理性能分析

1#和2#試樣在110℃和1100℃溫度下的顯氣孔率和試樣強度的關系如圖1、圖2、圖3和圖4所示。耐磨區(qū)形貌對比如表5所示。

從圖1～圖3可以看出，均質料的顯氣孔率比燒結高鋁礬土低，抗折強度高，耐壓強度高。圖4、圖5表明， 燒結高鋁礬土試樣耐磨區(qū)域磨損嚴重，表面不平整；均質料試樣磨損較少，表面光滑。這主要是由于均質料均一性好、致密性高等性能，使得含均質料試樣，顯氣孔率明顯降低，致命性增強，這有利于提高試樣的強度。說明均質料的引入，耐磨性能顯著得到改善。

3.2 侵蝕結果分析

圖6為抗灰渣侵蝕后試樣的縱切面照片，圖7為侵蝕后各試樣的侵蝕量。

由圖6、圖7可以看出，用均質料替代傳統(tǒng)燒結高鋁礬土原料后，由于原料均一性，以及致命性均得到了提高，所以試樣的侵蝕量明顯降低。

4 結語

本實驗在垃圾焚燒爐用耐磨澆注料中，引入均質料不僅降低了材料的顯氣孔率，提高了材料的強度和耐磨性等性能，而且提高了耐磨澆注料抗飛灰侵蝕和滲透的性能，延長了焚燒爐關鍵部位耐磨澆注料的使用壽命，保證焚燒爐的穩(wěn)定運行。截至到目前，利用均質料開發(fā)的耐磨澆注料，已在山東乳山、上海康恒項目、首鋼能源、哈爾濱雙琦等項目上使用，使用效果良好。

參考文獻

[1] 王雷，張運翹. 垃圾焚燒爐及耐火耐磨材料探討[J]. 發(fā)電設備，2007，4.

[2] 鐘香崇.產(chǎn)學研結合發(fā)展有中國特色的優(yōu)質耐火材料[J].耐火材料，2009，1.

[3] 占華生，陳俊紅，薛文東，等. 添加Si粉和Si3N4粉對Al2O3-SiC材料抗侵蝕性影響[J].耐火材料，2008，42.

摘 要：為了研究均質料對垃圾焚燒爐用耐磨澆注料性能的影響，本文以高鋁礬土、均質料為主要原料；以二氧化硅微粉、鋁酸鈣水泥、α-Al2O3微粉等為輔助原料；外加定量的水和分散劑配制成高強耐磨澆注料，并利用回轉抗灰渣實驗研究了添加均質料的澆注料抗飛灰（堿度為1.0）的侵蝕性能。結果表明：均質料引入，明顯降低耐磨澆注料的顯氣孔率，提高了產(chǎn)品的強度，改善其耐磨性，以及改善了耐磨澆注料抗灰渣滲透侵蝕性能。

關鍵詞：耐磨澆注料；均質料；飛灰；回轉抗渣

1 前言

垃圾焚燒爐的工作溫度一般不超過1400℃，但復雜的工作環(huán)境（如：氣體的侵蝕、垃圾在高溫移動過程中對爐體內部的磨損和沖擊），要求其具有優(yōu)質的耐火材料內襯。因此，通常要求耐火材料具有如下特點：（1） 高強度和良好的耐磨性。以抵抗固體物料的磨損和熱氣流的沖刷；（2） 良好的體積穩(wěn)定性和耐酸性。以抵抗爐內酸性物質的侵蝕；（3） 良好的熱震穩(wěn)定性。以抵抗爐溫的變化對材料的破壞；（4） 良好的抗CO侵蝕能力。以避免因CO侵蝕而引起爐襯崩裂。而且，隨著焚燒爐大型化的發(fā)展趨勢，對焚燒爐用耐火材料技術要求也越來越嚴格[1]。

一般焚燒爐用高鋁質耐磨澆注料主要原料大多采用傳統(tǒng)的高鋁礬土熟料，而高鋁礬土隨著產(chǎn)地的差異，其原料組成不同，尤其是雜質種類和含量差異較大。而且，受傳統(tǒng)的燒成工藝和人工揀選工藝的影響，高鋁礬土熟料具有質量不夠穩(wěn)定、加工不夠精細、均勻性差等特點，這嚴重影響了耐磨耐火澆注料性能指標的穩(wěn)定性和均勻性。甚至會出現(xiàn)高溫爐襯局部磨損、滲透及侵蝕過快等問題，嚴重降低了耐磨材料的使用壽命和高溫窯爐的利用效率。

均質類材料是通過均化工藝和適當高溫煅燒從而達到結構、性能和質量的穩(wěn)定、均勻，避免雜質集中的現(xiàn)象。我國在“八·五”攻關中，根據(jù)礬土的鋁含量和雜質的特點，進行了高鋁礬土均化料的研究開發(fā)工作，逐漸開發(fā)了Al2O3含量為70%～90%、體積密度為2.9～3.5 g·cm-3的均質料。人工合成均質料，具有低氣孔率、低吸水率、體積密度高，以及高均勻性等特點[2]。因此，本文分析了均質料在垃圾焚燒爐用耐磨澆注料中的應用情況，為焚燒爐用均質料質耐磨澆注料的開發(fā)提供了理論依據(jù)。

2 實驗內容

2.1 實驗原料及試樣制備

本文所采用的主要原料為高鋁礬土和均質料；輔助原料包括鋁酸鈣水泥、α-Al2O3微粉和二氧化硅微粉等；外加高效分散劑，詳情如表1所示。實驗配方如表2所示。

按照表2進行稱量、配料、預混，并在小型混練機中加水強制攪拌（外加定量分散劑）后，再成型。試樣室溫養(yǎng)護24h后脫模，并在110℃干燥24h后備用。

2.2 實驗方法

對試樣在110℃干燥24h，并在1100℃保溫3h后對試樣進行顯氣孔率、抗折耐壓強度以及耐磨性等檢測?？够以治g試驗采用回轉抗渣裝置[3]。回轉抗渣試驗以混合煤氣（煤氣和氧氣混合氣體）為熱源對材料進行加熱升溫，到達預定溫度1400 ℃時，開始投入堿度（C/S）為1.0的焚燒爐飛灰，每次投入的焚燒爐飛灰為1kg，加入總量為6kg，試驗侵蝕時間為6 h。試驗結束后，將被侵蝕試樣從中間切開，然后測量并計算出試樣平均侵蝕量和最大侵蝕量。

3 結果分析與討論

3.1 物理性能分析

1#和2#試樣在110℃和1100℃溫度下的顯氣孔率和試樣強度的關系如圖1、圖2、圖3和圖4所示。耐磨區(qū)形貌對比如表5所示。

從圖1～圖3可以看出，均質料的顯氣孔率比燒結高鋁礬土低，抗折強度高，耐壓強度高。圖4、圖5表明， 燒結高鋁礬土試樣耐磨區(qū)域磨損嚴重，表面不平整；均質料試樣磨損較少，表面光滑。這主要是由于均質料均一性好、致密性高等性能，使得含均質料試樣，顯氣孔率明顯降低，致命性增強，這有利于提高試樣的強度。說明均質料的引入，耐磨性能顯著得到改善。

3.2 侵蝕結果分析

圖6為抗灰渣侵蝕后試樣的縱切面照片，圖7為侵蝕后各試樣的侵蝕量。

由圖6、圖7可以看出，用均質料替代傳統(tǒng)燒結高鋁礬土原料后，由于原料均一性，以及致命性均得到了提高，所以試樣的侵蝕量明顯降低。

4 結語

本實驗在垃圾焚燒爐用耐磨澆注料中，引入均質料不僅降低了材料的顯氣孔率，提高了材料的強度和耐磨性等性能，而且提高了耐磨澆注料抗飛灰侵蝕和滲透的性能，延長了焚燒爐關鍵部位耐磨澆注料的使用壽命，保證焚燒爐的穩(wěn)定運行。截至到目前，利用均質料開發(fā)的耐磨澆注料，已在山東乳山、上?？岛沩椖俊⑹卒撃茉?、哈爾濱雙琦等項目上使用，使用效果良好。

參考文獻

[1] 王雷，張運翹. 垃圾焚燒爐及耐火耐磨材料探討[J]. 發(fā)電設備，2007，4.

[2] 鐘香崇.產(chǎn)學研結合發(fā)展有中國特色的優(yōu)質耐火材料[J].耐火材料，2009，1.

[3] 占華生，陳俊紅，薛文東，等. 添加Si粉和Si3N4粉對Al2O3-SiC材料抗侵蝕性影響[J].耐火材料，2008，42.