烧结铬刚玉在陶瓷电熔炉中应用的可行性研究

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2024.06.009

耐火材料 ›› 2024, Vol. 58 ›› Issue (6): 506-512.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2024.06.009

烧结铬刚玉在陶瓷电熔炉中应用的可行性研究

付琪琪^1,2), 赵庆彬^3,4), 张利新¹⁾, 邓俊杰²⁾, 何旭辉⁵⁾, 陈留刚⁵⁾

1)中钢洛耐科技股份有限公司河南洛阳 471000
2)中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司河南洛阳 471039
3)中国核电工程有限公司北京 100840
4)核退役治理技术创新中心北京 100840
5)郑州大学材料科学与工程学院河南郑州 450001

收稿日期:2024-06-25 出版日期:2024-12-15 发布日期:2024-12-20
通讯作者: 陈留刚,男,1988年生,博士,副教授。E-mail:lgchen@zzu.edu.cn
作者简介:*付琪琪:女,1992年生,硕士,工程师。E-mail:15038040705@163.com

Pressureless in-situ synthesis of MgAlON composites from spent slide bricks and spent MgO-C bricks

Fu Qiqi, Zhao Qingbin, Zhang Lixin, Deng Junjie, He Xuhui, Chen Liugang

First author’s address:Sinosteel Luonai Materials Technology Corporation,Luoyang 471000,Henan,China

Received:2024-06-25 Online:2024-12-15 Published:2024-12-20

摘要/Abstract

摘要： 为了分析烧结铬刚玉材料是否符合陶瓷电熔炉对硼硅酸盐玻璃抗侵蚀性能的要求,采用旋转浸渍法对比研究了1 200 ℃下模拟高放废液固化玻璃液对2种Cr₂O₃含量(Cr₂O₃的质量分数分别为47.3%和60.9%)的烧结铬刚玉材料的侵蚀行为,并分析了侵蚀试验后的2种烧结铬刚玉材料的显微结构和物相组成。结果表明:1)烧结铬刚玉抗模拟玻璃液侵蚀性优异,但烧结铬刚玉材料在玻璃液中的动态侵蚀过程为基质侵蚀-颗粒剥落的非连续蚀损。2)玻璃液在烧结铬刚玉中的渗透主要表现为沿材料气孔及(Cr,Al)₂O₃固溶体间磷酸盐相向内渗透;(Cr,Al)₂O₃固溶体中的Al₂O₃扩散进入玻璃液中,玻璃液中的MgO、FeO和Fe₂O₃等扩散进入 (Cr,Al)₂O₃ 固溶体,形成贫Al₂O₃的复合尖晶石。3)含60.9%(w)Cr₂O₃的试样对硼硅酸盐的抗侵蚀性较含47.3%(w)Cr₂O₃试样的略差,原因是含60.9%(w)Cr₂O₃的试样中(Cr,Al)₂O₃固溶体固溶度低,磷酸盐结合剂以及(Cr,Al)₂O₃固溶体基质与Al₂O₃和Cr₂O₃颗粒的直接结合程度差,均对其抗侵蚀性产生了不利影响。4)烧结铬刚玉材料若提高基质与颗粒间的结合强度,形成类电熔材料结构特征,改善其在玻璃液中的不连续蚀损问题,提高烧结铬刚玉材料抗玻璃液侵蚀能力,则有望在陶瓷电熔炉上应用。

关键词: 陶瓷电熔炉, 烧结铬刚玉, 模拟高放废液固化玻璃, 抗侵蚀性

Abstract: To analyze whether sintered chrome-corundum materials meet the requirements of the corrosion resistance of ceramic electric melting furnaces against borosilicate glass,the corrosion behaviours of simulated high level radioactive liquid waste vitrified glass to two sintered chrome-corundum refractories with different Cr₂O₃ contents (47.3% and 60.9%,by mass) at 1 200 ℃ through the rotary impregnation method were compared and investigated.The microstructure and phase composition of the two chrome-corundum refractories after the corrosion tests were analyzed.The results indicate that:(1)the sintered chrome-corundum refractories exhibit excellent corrosion resistance against the simulated molten glass,while showing a discontinuous corrosion process of matrix corrosion-grain spalling;(2) molten glass mainly infiltrates through the pores and phosphate phases between (Cr,Al)₂O₃ solid solution in the sintered chrome-corundum refractories;whereas Al₂O₃ of (Cr,Al)₂O₃ solid solution diffuses into the molten glass,and MgO,FeO,Fe₂O₃,etc. diffuse from the molten glass into (Cr,Al)₂O₃ solid solution,forming Al₂O₃-poor composite spinel;(3)the sample with 60.9% Cr₂O₃ has slightly worse corrosion resistance than the one with 47.3% Cr₂O₃,because the poor solid solubility of (Cr,Al)₂O₃ solid solution,and the poor direct bonding of phosphate binders and (Cr,Al)₂O₃ solid solution matrix with Al₂O₃ as well as Cr₂O₃ particles worsen the corrosion resistance of the sample;(4)if the bonding strength between matrix and particles of sintered chrome-corundum refractories is enhanced,forming similar structures as fused materials,the problem of discontinuous corrosion in molten glass will be solved,the corrosion resistance against molten glass will be improved,and the refractories are potential to be applied in ceramic electric melting furnaces.

Key words: ceramic electric melting furnaces, sintered chrome-corundum, simulated high level radioactive liquid waste vitrified glass, corrosion resistance

中图分类号:

TQ175

付琪琪, 赵庆彬, 张利新, 邓俊杰, 何旭辉, 陈留刚. 烧结铬刚玉在陶瓷电熔炉中应用的可行性研究[J]. 耐火材料, 2024, 58(6): 506-512.

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Pressureless in-situ synthesis of MgAlON composites from spent slide bricks and spent MgO-C bricks

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