碳化(hua)硅質耐火材料因其具有高的(de)熱導(dao)率，低(di)的(de)熱膨脹系數，較(jiao)好的(de)耐磨性，以及幾乎不與熔渣反(fan)應的(de)特(te)性，在電站(zhan)循(xun)環流化(hua)床鍋(guo)爐中的(de)使用(yong)得到了(le)較(jiao)為廣泛的(de)應用(yong)。以SiC粉和AL2O3粉為主要原料，以Cr2O3粉、ZrO2粉(fen)和鋯英石粉(fen)等為添(tian)加劑(ji)，研究其在不同溫度(du)下抵(di)抗煤灰侵蝕的性(xing)能。
一：碳(tan)化硅耐火材料配比及(ji)粉煤灰(hui)化學組成
試驗碳化硅耐(nai)火材料則以SiC粉（工業純度(du)SiC≥97%），AL2O3粉(fen)（工業純度(du)AL2O3≥98%）為主要原料，并分別(bie)添加鋯英石粉（工業(ye)純度(du)ZrO2≥65%）、ZrO2粉、Cr2O3、一級羥甲(jia)基纖維素（CMC）做結合劑配制成(cheng)3種不同含量(liang)的成(cheng)品料(liao)，配料(liao)成(cheng)分表如(ru)下。
粉煤灰則(ze)是(shi)經(jing)900℃保(bao)溫2h處理后用于抗侵蝕試驗(yan)，熱(re)處理后粉煤(mei)灰的化學(xue)組成(cheng)；SiO2 46.39%，AL23O 35.76%，Fe2O3 3.37%，TiO2 0.71%，CaO 2.91%，MgO 1.20%，K2O 1.33%，Na2O 0.52%，燒失量0.19%。取(qu)1g熱處理后的粉煤灰(hui)分別平(ping)鋪在(zai)3組試樣的表(biao)面(mian)，然后放(fang)入硅鉬棒(bang)爐中以10℃·min-1分別升溫(wen)到(dao)1400、1450℃保溫20h。采(cai)用(yong)觀察粉煤(mei)灰(hui)在3組試(shi)樣(yang)表面(mian)上(shang)的(de)結合與侵(qin)蝕情(qing)況(kuang)對(dui)抗(kang)渣(zha)性進行評價。
二：結果與討(tao)論
1400℃處(chu)理(li)后的(de)粉煤灰對碳化硅耐火材料的(de)侵蝕(shi)情況可見，試(shi)樣1#、2#、3#與(yu)粉煤灰均沒有(you)出現明顯的(de)反應層，表明3種試樣在1400℃下均(jun)具有較強的(de)抵抗粉煤灰侵(qin)蝕能力。1450℃處理(li)后粉煤灰對試樣的侵(qin)蝕情況(kuang)，1#試(shi)樣周圍(wei)出現了(le)少許(xu)的反應(ying)層，并帶有(you)少量鼓泡；2#試樣表面粉煤灰有較明顯的濕潤(run)滲(shen)透現(xian)象(xiang)，并有棕(zong)褐色氣泡；3#試樣(yang)更是產生了(le)大(da)量(liang)的氣泡，形成了(le)穿透的氣泡層，粉煤灰色澤也出現了(le)明顯的變化。結(jie)果表明；隨著溫(wen)度升高(gao)，試樣(yang)的抗渣性顯著降低，特(te)別(bie)是2#試樣和3#試(shi)樣與粉煤灰(hui)更是(shi)發生(sheng)了強烈的化學反應，其主要原因是(shi)SiC材料在(zai)高溫氧化氣氛下表面生成一層SiO2膜(mo)，氣體在這層(ceng)膜(mo)中的擴散比較慢，因(yin)此(ci)SiC的氧化也非常(chang)慢，即發(fa)生反應式為SiC+2O2→SiO2+CO2的(de)鈍性氧(yang)化。氧(yang)化產物SiO2可以阻(zu)止氧化(hua)的進(jin)一步發生(sheng)；但從1450℃起，SiO2膜會因開始融化產生相(xiang)變而(er)發(fa)生體積變化，導(dao)致其(qi)結(jie)構變得(de)疏松，氧(yang)化保護(hu)作用驟減，粉煤灰中Fe2O3、CaO和MgO此時極(ji)易與SiC氧化產生(sheng)的SiO2形(xing)成Fe-Ca-Mg-Si系橄欖石，導致SiC材(cai)料的抗渣性急劇下(xia)降。
三：添加Cr2O3粉和ZrO2粉(fen)后的改(gai)良效果
2#試樣和(he)3#試樣添加了(le)相同(tong)量(liang)的(de)(de)鋯(gao)英石粉，不同(tong)的(de)(de)是2#試樣添加了10%Cr2O3和11%AL2O3，而3#試(shi)樣添加了(le)5%Cr2O3和16%AL2O3。結果表明；在1450℃，粉煤灰對3#試樣侵蝕明顯要(yao)比2#試樣嚴重，這(zhe)是由于在SiC質材(cai)料中添加(jia)Cr2O3有利于(yu)物料分散、活化，同時，高(gao)溫下Cr2O3易于材料中(zhong)剛玉(yu)顆粒反(fan)應(ying)形成（AL2—Cr2）O3固溶(rong)體(ti)，生成的(de)固溶(rong)體(ti)填(tian)充到顆(ke)粒間縫隙，降低氣孔率，從而(er)減少(shao)灰(hui)渣熔融滲透；還有，由于Cr2O3不與煤(mei)灰組(zu)分反(fan)應，因此，當灰渣滲(shen)入到材料(liao)內(nei)時(shi)，熔渣內(nei)的Cr2O3仍以固體顆粒的形式(shi)存在，使滲入材料內的熔(rong)(rong)渣(zha)的粘度(du)升高，有效(xiao)抑制了熔(rong)(rong)渣(zha)進一步向材料內部滲透和侵蝕(shi)。因此，添加(jia)Cr2O3可以提高材料的抗渣性能(neng)，并隨著Cr2O3加(jia)入量(liang)的增加(jia)，材(cai)料的抗渣(zha)侵蝕性和(he)抗渣(zha)滲(shen)透性均可得(de)到明顯的改善(shan)。
四：結論(lun)
(1)電站鍋爐使用時，隨(sui)著溫度的升高(gao)，Sic質耐火材(cai)料的抗渣性降低；SiC質耐(nai)火材(cai)料在l 400℃的抗渣性能(neng)較(jiao)強，當溫(wen)度(du)升至l 450℃時，材(cai)料的抗(kang)渣性(xing)能(neng)急劇下降。
(2)由(you)于高溫(wen)下鋯英石中的(de)SiO2：極易與堿性的粉(fen)煤灰發(fa)生反應，形成低共(gong)熔物(wu)，使熔渣(zha)向耐火材料(liao)滲透(tou)，降(jiang)低耐火材料(liao)的抗(kang)渣(zha)性能。
(3)耐(nai)火材料中的(de)Cr2O3和AL2O3，生(sheng)成的（AL2—Cr2）O3固溶體，使耐火材料更致密，同時Cr2O3，可(ke)使(shi)熔渣的(de)黏度升高(gao)，可(ke)以(yi)有效(xiao)阻止煤灰對(dui)耐火(huo)材(cai)料的(de)侵(qin)蝕，提(ti)高(gao)耐火(huo)材(cai)料的(de)抗渣性(xing)能，并隨著Cr2O3，加(jia)入(ru)量的增(zeng)加(jia)，材(cai)料的抗渣(zha)侵蝕性(xing)和抗渣(zha)滲(shen)透性(xing)均可(ke)得到明顯(xian)的改善