การทดสอบการสึกกร่อนของวัสดุทนไฟประเภทคอรันดัมและมัลไลต์ในเตาเผาขยะ

บทคัดย่อ: เพื่อศึกษากลไกการผุกร่อนของวัสดุทนไฟสำหรับเตาเผาขยะด้วยสารประกอบโลหะอัลคาไล นำมัลไลท์ คอรันดัม และโครเมียมคอรันดัม 3 ชนิดมาทดสอบการกัดกร่อนที่ 800, 1,000, 1200 และ 1350 องศา เป็นเวลา 30 ชั่วโมง โดยอัลคาไล วิธีไอ เปรียบเทียบคุณสมบัติทางกายภาพและความทนทานต่อการกัดกร่อนของด่างของเหล็กหล่อทั้งสามแบบก่อนและหลังการสึกกร่อนที่อุณหภูมิต่างกัน ผลการวิจัยพบว่า 1) ที่ระดับ 800 ความแข็งแรงของมัลไลต์ คอรันดัม และโครเมียมคอรันดัมที่หล่อด้วย K₂CO₃ จะสูงกว่าความแข็งแรงก่อนการกัดเซาะ และวัสดุหล่อคอรันดัมจะมีความแข็งแรงสูงสุดหลังการสึกกร่อน มัลไลต์และคอรันดัมหล่อได้ ความต้านทานการกัดกร่อนของด่างดีกว่าโครเมียมคอรันดัมที่หล่อได้ 2) เมื่ออุณหภูมิ 1,000, 1200 และ 1350 องศา กำลังรับแรงอัดของมัลไลต์ คอรันดัม และโครเมียมคอรันดัมที่หล่อได้หลังจากถูกกัดกร่อนโดย K₂CO₃ จะลดลงทั้งหมด แต่กำลังรับแรงอัดของโครเมียมคอรันดัมที่หล่อได้ก่อนและหลังการต้านทานการกัดกร่อนของด่างจะสูงกว่านั้น ของ Mo For Lai Shi และสารหล่อคอรันดัม สารหล่อโครเมียมคอรันดัมมีความทนทานต่อการกัดกร่อนของด่างได้ดีกว่า
ด้วยจำนวนประชากรโลกที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องและการพัฒนาทางเศรษฐกิจอย่างรวดเร็ว ทำให้ปริมาณขยะในเมืองและขยะอุตสาหกรรมเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การมีอยู่ของขยะไม่เพียงแต่ใช้พื้นที่มากเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดมลพิษร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อมของโลก และเป็นอันตรายต่อสภาพแวดล้อมของมนุษย์ สัตว์ และพืช การเผามักใช้ในการกำจัดขยะ ในเตาเผาขยะ เนื่องจากของเสียที่จะเผาเป็นของผสมที่แตกต่างกันขององค์ประกอบที่แตกต่างกัน ประเภทและความร้อนของขยะจึงแตกต่างกันมาก ด้วยเหตุผลนี้ คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของวัสดุบุของเตาเผาขยะจึงจำเป็นต้องปรับให้เข้ากับข้อกำหนดการปฏิบัติงานในแต่ละขั้นตอน อุณหภูมิในการทำงานของเตาเผาขยะโดยทั่วไปไม่เกิน 1,400 องศา แต่สภาพแวดล้อมการทำงานที่ซับซ้อน (เช่น การสึกกร่อนของก๊าซ โลหะในขยะ ฯลฯ ที่อุณหภูมิสูงภายในตัวเตาเผา การกระแทก ฯลฯ) จำเป็นต้องมี วัสดุทนไฟที่มีลักษณะดังต่อไปนี้: ทนต่อการสึกหรอได้ดี ความคงตัวของปริมาตรที่ดีและความต้านทานต่อกรดและด่าง ช็อตความร้อนที่ดี ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี ความแข็งแรงของอุณหภูมิสูงและฉนวนกันความร้อนที่ดี ดังนั้น เพื่อศึกษากลไกการผุกร่อนของวัสดุทนไฟสำหรับเตาเผาขยะด้วยสารประกอบโลหะอัลคาไล ในงานนี้จึงได้ศึกษาความต้านทานทางกายภาพของมัลไลท์ คอรันดัม และโครเมียมคอรันดัมก่อนและหลังการกัดกร่อนที่อุณหภูมิต่างกันโดยใช้ วิธีทดสอบการต้านทานด่าง ประสิทธิภาพ องค์ประกอบของเฟส และโครงสร้างจุลภาค สำรวจพฤติกรรมการกัดกร่อนของวัสดุหล่อทนไฟสามชนิดเทียบกับ K₂CO₃
ทดสอบ
1.1 วัตถุดิบ
วัตถุดิบหลักที่ใช้ในการทดสอบคือ: อนุภาคมัลไลท์ผสมและผงละเอียด (ขนาดอนุภาค: {{0}}, 3-1, น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1, น้อยกว่าหรือเท่ากับ {{ 13}}.045 มม. w(Al₂O₃) มากกว่าหรือเท่ากับ 75.3 เปอร์เซ็นต์ , w(SiO2) มากกว่าหรือเท่ากับ 24.1 เปอร์เซ็นต์ ) อนุภาคคอรันดัมสีขาวผสมและผงละเอียด (ขนาดอนุภาค {{10 }}, 3-1, น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1, น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.045 มม., w(Al₂O₃) มากกว่าหรือเท่ากับ 99.4 เปอร์เซ็นต์ ), อนุภาคโครเมียมออกไซด์ผสมและผงละเอียด (ขนาดอนุภาค {{ 17}}, 3-1, น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1, น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.045 มม., w(Cr₂O₃) มากกว่าหรือเท่ากับ 99.5 เปอร์เซ็นต์ ), ผงละเอียด -Al₂O₃ ที่ออกฤทธิ์ (d50=2 .41μm, w(Al₂O₃) มากกว่าหรือเท่ากับ 99.6 เปอร์เซ็นต์ ), สารยึดเกาะคือแคลเซียมอะลูมิเนตซีเมนต์ (Secar71) , สารลดน้ำคือ FS10 บวก FW10
1.2 การทดสอบการกัดกร่อนของสารต่อต้านด่าง
ชั่งน้ำหนักวัตถุดิบแต่ละอย่าง ผสมแบบแห้งเป็นเวลา 1 นาทีใน NRJ-411เครื่องผสมทรายซีเมนต์ และเติมน้ำลงในส่วนผสมแบบเปียกเป็นเวลา 3 นาที วัสดุผสมถูกสั่นสะเทือนเป็นเส้นโค้งขนาด 40 มม. × 40 มม. × 160 มม. บนโต๊ะสั่นสะเทือน HCZT บ่มที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 24 ชั่วโมง ถอดแบบ อบแห้งที่อุณหภูมิ 110 องศาเป็นเวลา 24 ชั่วโมง และเก็บไว้ที่ 800, 1,000, 1200 และ 1350 องศาในเตาไฟฟ้า เป็นเวลา 3 ชม. การรักษาความร้อน โปรดดูวิธีทดสอบความทนทานต่อด่างของ GB/T14983-1994: ทาน้ำยาผสมที่มีความหนา 5 ซม. (อัตราส่วนโดยมวลของผงโพแทสเซียมคาร์บอเนตและผงถ่านที่มีอัตราส่วนโดยมวล 1:1) ที่ด้านล่างของแซกเกอร์ และทำให้ร้อนขึ้น วางตัวอย่างบนรีเอเจนต์ จากนั้นเกลี่ยรีเอเจนต์เพื่อให้ตัวอย่างฝังอยู่ในรีเอเจนต์ผสมอย่างสมบูรณ์ ปิดฝา ซีลขอบด้วยโคลนไฟ และให้ความร้อนสูงถึง 800 ในเตาไฟฟ้าที่ความเร็ว 2 องศา ·นาที⁻¹ , 1,000, 1200 และ 1350 องศาเป็นเวลา 30 ชม.
1.3 การทดสอบประสิทธิภาพ
ตาม GB/T5072-2008 และ GB/T2997-2000 การทดสอบกำลังอัดที่อุณหภูมิปกติ ความพรุนปรากฏ และความหนาแน่นรวมของตัวอย่างก่อนและหลังการทดสอบการกัดกร่อนของด่างตามลำดับ และอัตราการเปลี่ยนแปลงความแข็งแรง [(กำลังอัดที่อุณหภูมิปกติหลังการกัดกร่อน-ก่อนการกัดกร่อน กำลังอัดที่อุณหภูมิห้อง) ÷ กำลังอัดที่อุณหภูมิห้องก่อนการกัดกร่อน x 100 เปอร์เซ็นต์ ] ตัวอย่างได้รับการวิเคราะห์โดย X-ray diffractometer (XPertProMPD) โครงสร้างจุลภาคของตัวอย่างได้รับการวิเคราะห์โดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (EVO-18) และทำการวิเคราะห์ EDS ในแต่ละจุดในรูป
ผลลัพธ์และการอภิปราย
2.1 การเปรียบเทียบคุณสมบัติทางกายภาพก่อนและหลังการกัดเซาะ
เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของปริมาตรของมัลไลท์ที่หล่อได้จะค่อยๆ ลดลงหลังจากการสึกกร่อน และความพรุนที่ปรากฏจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ที่ระดับ 800 องศา ความหนาแน่นปริมาตรของคอรันดัมและโครเมียมคอรันดัมที่หล่อได้จะเพิ่มขึ้นหลังจากถูกกัดเซาะ และความพรุนที่ปรากฏจะลดลง แต่ที่ระดับ 1,000, 1200 และ 1350 ความหนาแน่นของปริมาตรหลังจากถูกกัดกร่อนจะค่อยๆ ลดลง และความพรุนที่ปรากฏจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น .
อัตราการเปลี่ยนแปลงความแข็งแรงของมัลไลท์และโครเมียมคอรันดัมที่หล่อได้ 800 องศาเป็นค่าบวก และความแข็งแรงหลังการกัดเซาะจะสูงกว่าก่อนการกัดเซาะ เมื่ออุณหภูมิ 1,000, 1200 และ 1350 องศา อัตราการเปลี่ยนแปลงความแรงจะเป็นลบทั้งหมด ความเข้มค่อยๆลดลง อัตราการเปลี่ยนแปลงความแข็งแรงของคอรันดัมที่หล่อได้มีค่าเป็นบวกที่ 800 และ 1,000 องศา และความแข็งแรงหลังการกัดเซาะจะสูงกว่าก่อนการกัดเซาะ ที่ 1,200 และ 1,350 องศา อัตราการเปลี่ยนแปลงความแรงจะเป็นลบและความแรงจะค่อยๆ ลดลง
2.2 องค์ประกอบเฟส
เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เฟสหลักของตัวอย่างมัลไลท์คือมัลไลท์และคอรันดัม เฟสหลักของตัวอย่างคอรันดัมคือคอรันดัม และเฟสหลักของตัวอย่างโครเมียมคอรันดัมคือคอรันดัมและ Cr₂O₃ ซึ่งบ่งชี้ถึงการหล่อทั้งสามประเภท ไม่มีการเปลี่ยนแปลงใน ขั้นตอนหลักหลังจากการสึกกร่อนของวัสดุ ที่ 800 องศา ผลิตภัณฑ์ที่สอดคล้องกัน KAlSiO₄, -Al₂O₃ และ K2CrO₄ หลังจากมัลไลท์สามชนิดที่หล่อได้ ได้แก่ มัลไลท์ คอรันดัม และโครเมียมคอรันดัมทำปฏิกิริยากับอัลคาไล แต่ความเข้มสูงสุดของการเลี้ยวเบนค่อนข้างต่ำ จำนวนของการก่อตัวมีน้อย และการกัดกร่อนของอัลคาไลของ วัสดุไม่ชัดเจน ; เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น จุดพีคของการเลี้ยวเบนของ KAlSiO₄ และ -Al₂O₃ จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าระดับการกัดกร่อนของ K₂CO₃ บนมัลไลท์และคอรันดัมหล่อเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ซึ่งในบรรดาเฟส -Al₂O₃, KAlSiO₄ และ K₂CrO₄ อยู่ที่ 1350 การเลี้ยวเบน พีคที่องศาสูงขึ้นทั้งหมด และปริมาณการก่อตัวก็มาก ในขณะที่พีคของการเลี้ยวเบนของเฟสหลักจะลดลงอย่างมาก ซึ่งบ่งชี้ว่าแคสเทเบิลทั้งสามถูกกัดกร่อนอย่างรุนแรงโดยอัลคาไลที่ 1350 องศา
สรุปแล้ว
(1) ที่ 800 องศา อัตราการเปลี่ยนแปลงความแข็งแรงของตัวอย่างมัลไลท์ คอรันดัม และโครเมียมคอรันดัมที่สามารถหล่อได้หลังจากการกัดกร่อนเป็นบวก และความแข็งแรงหลังการกัดกร่อนจะสูงกว่าก่อนการกัดกร่อน ที่ 1,000, 1200 และ 1350 องศา ตัวอย่างโครเมียมคอรันดัมที่หล่อได้จะมีความแข็งแรงสูงหลังจากการกัดกร่อน และอัตราการเปลี่ยนแปลงความแข็งแรงจะน้อยกว่าของมัลไลท์และคอรันดัมที่หล่อได้
(2) ที่ 800 องศา ความต้านทานการกัดกร่อนของสารอัลคาไลของมัลไลท์และคอรันดัมหล่อได้ดีกว่าของโครเมียมคอรันดัมที่สามารถหล่อได้ เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 800 องศา ความต้านทานการกัดกร่อนของด่างของโครเมียมคอรันดัมหล่อได้ดีกว่า