水泥窑材料对碱性耐火材料的化学腐蚀

１ Ｖ）制 成 镁 尖 晶 石材 料 。ＭＳ 砖 有 氧 化 锆成 分 。 ｐ１ １ 镁 锆 砖 用氧 化 镁熟 料 和锆 酸钙 熟料 制 备 。
表 ｌ 碱 性 砖 的 标 准化 学 和 物 理 平 均值
泥熟 料 中 的相发 生 化学 腐 蚀反 应后 而 生 成 的新 相 。
在 典 型 温 度 下 对 过 渡 带 和 烧 成 带 （ ０ — １２０
烧 结 颗粒 被 方 镁 石 和 锆 酸钙 基 质 包 围 （ ６ 。次 图 ）
相 如 硅 酸 盐 相 ｐ— ａ （ ｉ （ ２） Ｃ ３ （ ｉ ２ Ｃ ｚ ＳＯ） ＣＳ 、 ａ Ｍｇ ＳＯ ）
（ ３ Ｓ ） ａ （ ｉ４ （ ＭＳ 、Ｍｇ （ｉ ４ （ Ｓ 和 Ｃ Ｍ ２ 、Ｃ Ｍｇ ＳＯ ） Ｃ ） ：ＳＯ ） Ｍ２ ）
镁 铁 素 体 ＭｇｅＯ ＭＦ 可视 为 ＭＳ Ｆ２ （ ） ｐＵ和 ＭＳ Ｉ Ｉ ｐＶ砖
（ 中 Ｆ： 量 较 高 ） 其 ｅ 含 Ｏ 中方 镁 石 晶粒 内 的 杂 质 （ 图
４ 。 ）
Ｘ 射 线 分 析 出热 窑 料 相是 二 钙 硅 酸 盐 ［ ＣＳ 一 ３ ２、 － 钙 铝石 Ｃ ｌ０ （ ７ 、无 水 石 膏 Ｃ Ｓ ａ２ １ ２ Ｃ ２ ） Ａ Ａ ａ Ｏ 、钾 盐
Ｆ 子体 系 的共 熔 有 关 。Ｍｇ ） Ｏ和 Ｒ０ 的存 在 使 得 液 ２
相 出现 的温 度 降 至 ｌ２ ０Ｃ，而更 早 的液 相 可 能 出 ６ ￣
现 并 且 与 １２ ０Ｃ 右下 Ｃ — Ｆ 的共熔 相 关 。 ０ ￣左 ＦＣ
近来 ．可 以看 到 碱 性 耐 火 材 料 中 的镁 尖 晶石 砖 被 用 于水 泥 回转 窑 的烧 成 带 。 目前 进 行 研 究 是 为 了更好 的识 别 出碱性 砖 （ ｐ和 Ｍ 中 的相 和水 ＭＳ Ｚ）
位 于 方 镁 石 颗 粒 和 固溶 体 ＭＦ包 含 物 之 间 ，黑 点 为 气 孔
图 ２ Ｍ Ｓ ｍ 砖 ｐ
被 方 镁 石 基 质 和 气 孔 （ 点 ）包 围 的 氧 化 镁 熟 料 和 尖 晶 石 骨 料 黑
１ 烧 结 尖 晶 石 ；２ 烧 结 氧 化 镁 一 一
硅 酸 二 钙 Ｂ— ａ （ｉ 和 铝 酸 钙 Ｃ Ａ ２ 是 Ｃ ２ ＳＯ ） ａ１ Ｏ
２１ ０ １年 ８月 第３ 卷 第４ ６ 期
耐 火 与 石 灰
・ １・ ５
颗 粒 ）被 方 镁石 基 质 所 包 围 （ １和 图 ２ 。次 要 图 ）
和锆酸钙烧 结颗粒被方镁石 基质所包 围 （ ５ 。 图 ） 与 之相 反 ，镁 锆砖 ＭＺ１ Ｉ的显微 结 构 显示 出方 镁石
被 方 镁 石 基 质 和 气 孔 （ 点 ）包 围 的 氧 化 镁 熟 料 和 尖 晶 石 骨 料 黑
ｌ 熔 融 尖 晶 石 ；２ Ｃ 一 烧 结 氧 化 镁 一 一 Ａ ；３
图 ４ Ｍ Ｓ Ｖ砖 ｐｌ
镁尖 晶石 （ 一 ＭＡ ２）作 为含 次 要 相 硅 酸 盐 Ｍ２ 质 ， Ｓ间
液 相 出现 在 １３ ８Ｃ Ｃ Ｏ— ｉ ２Ａ ２３Ｆ ２３ ３ ｏ ａ ＳＯ 一 １ 一 ｅ 系统 的 ０ ０ ＣＳ ＣＳ Ｃ 一 Ｆ子 系 统 的零 点 处 。液 相 出现 的 — — Ｃ 较 早 ，约 在 １２ ０Ｃ出 现 ，这 与 ＣＳ Ｃ２７ Ｃ （ ８￣ ２— 一 Ａ， Ａ
相
ＭＳ Ｍｇ ｐＩ Ｏ、１ Ｃ ￣ｉ 、ＣＭｓ、Ｃ２７ ３Ｃ Ｓ ３ ａ ｏ４ ｅ ２ ｌ 、Ｃ ・ ａＯ － Ａ
ＭＳ Ｉ Ｍｇ ｐＩ Ｏ、 ３ Ｃ ｓｉ ４ ａ ｒ 、Ｍｇ １ ４ Ｉ ７ ３Ｃ Ｓ ４ － ａＳＯ 、Ｃ Ｚ Ｏ３ Ａ ２ 、Ｃ ２ 、Ｃ ・ ａ Ｏ ０ Ａ ＭＺｌ Ｍｇ Ｉ Ｏ、Ｃ Ｚ Ｏ 、１ Ｃ ｓｉ 、Ｃ Ｆ ａ ｒ ３ ３ ａ Ｏ４ 、Ｃ Ａ ＂ ａ Ｏ 、Ｃ Ａ － Ｓ ３ ３Ｃ Ｓ ４ ，
耐火材料 （ １ 表 ）热 窑 料 （ 硫 和 富氯 ） 以 及 波 富 特 兰熟 料 （ 富硫 ） （ ２ ，是从 同一 个 水 泥 预 分 表 ）
解 窑 中 取 出 的 。 用 氧 化 镁 熟 料 和 熔 融 尖 晶 石 （ ｐＩ、ＭＳ 和 ＭＳ Ｕ）或 尖 晶 石 熟 料 （ ｐ ＭＳ ｐ１ １ ｐｌ ＭＳ
关 键 词 ：电子显微镜 ；腐蚀 ；碱性耐 火材料 ；水泥窑 ；显微结 构 ；Ｘ Ｄ Ｒ
中图分 类 号 ：Ｔ １５１ Ｑ ７． ４
文献 标识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１７ —７２（０ １ ４ ０５—５ ６３ ７９ ２１ ）０—００ ０
１ 引 言
水 泥 窑烧 成 带 中碱 性 耐火 砖 的 第 二 相 和 次 要 相 首 先被 水 泥熟 料 相 （ 、Ｃ ｓ 、ＣＡＦ和液 ＣＳ ２、Ｃ ４ 相 ）腐 蚀 。这 取 决 于 温 度 。水 泥 回转 窑 烧 成 带 的 长 度 通 常 用 熟 料 相 中存 在 的 液 相 表 示 。熟 料 中 的
１４ ０Ｃ）的 烧 结水 泥 材 料 进 行 粉末 测试 和涂 覆 测 ５￣ 试 的研 究 。耐 火 材 料 是 镁 尖 晶石 砖 和 镁 锆 砖 。工 业水泥材料 （ 富硫 和 富氯 ）是 从 预 分 解 窑 中得 到 的热 窑料 ，也是 后 来 的波 特 兰熟 料 。
２ 实 验 步 骤
Ａ ｇ ２ １ ｕ．０ １
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ４ Ｉ ３ ．
二 钙 硅 酸 盐 Ｂ ＣＳ — ：、铝 酸 钙 Ｃ ３ ｌ ６ＣＡ） 铝 铁 ａ ２ （３ 和 Ａｏ
酸 钙 Ｃ ２ １￣ ５Ｃ Ａ ） ａＡ Ｆ Ｏ （ ４Ｆ 。
之 间发 生反 应 而形 成 的 。反应 式如 下 ：
Ｃ Ｓ ＋ Ｃ Ｏ＋ Ｍｇ ２ ４＋ ａ Ｏ４ ３ ａ ３ Ａｌ — ０
分 散在 方 镁石 颗粒 周 围。
图 ３ Ｍ Ｓ Ｉ砖 ｐＩ 稳 定 的 ＺＯ 点 ３ 位 于 氧 化 镁 熟 料 （ ２ ｒ （ ） 点 ）包 围 的 基 质 中
的方 镁 石 颗 粒 与 尖 晶石 （ １ 点 ）骨 料 之 间 ，黑 点 为 气 孔
图 １ Ｍ Ｓ 砖 ｐＩ
７ ）／Ｓ ＃ ０ 】来 表 示 。普 遍 接 受 的观 点 是 最 佳 １ （Ｏ ８ ） 的 ＡＳ Ｒ值 在 ０８ ～ ． ．９ １２的范 围 内 。决 定 从 同一个 水 泥预 分 解 窑 中取 出预 分 解 窑 材 料 和 水 泥 熟 料 作 为 研 究 材料 使用 。
测 试 材 料 为 镁 尖 晶石 （ ｐ 和 镁 锆 （ ） ＭＳ ） ＭＺ
铝 酸 钙 相 Ｃ Ａ ２ Ｃ 依 赖 于 Ｃ Ｏ ＳＯ ａ １ （ Ａ） ０ ａ ／ｉ ２和 Ｃ Ｏ ａ／ Ａ ， １ 的摩 尔 比，均 匀分 散 于方 镁 石 晶粒 之 间 。 Ｏ
表 ２ 水 泥 窑材 料 的 不 稳 定 组 成， ％
要 相 如 Ｂ Ｃ ＳＯ ） Ｃ ３ （ ｉ ２ 酸 盐 相 平 均 — ａ（ ｉ ４ 和 ａＭｇ ＳＯ ） 硅
研 究 水 泥 窑 材 料 对 碱 性 耐 火 材 料 的 化 学 腐 蚀 。测 试 的 碱 性 耐 火 材 料 是 镁 尖 晶 石 （ ｐ 和 镁 锆 （ Ｚ）耐 火 砖 。 ＭＳ ） Ｍ
用 Ｘ Ｄ 和 Ｓ Ｍ— Ｄ Ｒ Ｅ Ｅ Ｓ技 术 观 察 已 使 用 的 和 所 测 试 到 的 显 微 结 构 ，经 １２０ 下 测 试 后 在 ＭＳ （ 或 不 含 ＺＯ ） ０℃ ｐ 含 ｒ
由 方 镁 石 基 质 和气 孔 （ 点 ）包 围 的 烧 结 镁 砂 （ 色 ） 黑 灰 和烧结锆 酸钙 （ 白色 ） 骨 料
３ 的方 镁 石 基 质 中 。镁 橄 榄 石 Ｍｇ（ ｉ 和 钙 镁 ） ＳＯ ） 橄 榄 石 Ｃ Ｍｇ ＳＯ ） ＭＳ ａ （ ｉ 是 ｐｍ和 ＭＳ Ｉ ｐ Ｖ的结 合 相 。
・
５ ・ Ｏ
Ｒ Ｒ ＥＦ ＡＣＴ ０ＲＩ ＆ ＵＭＥ ＥＳ
Ａ ｇ ２ １ ｕ．０ １
Ｖ０ －６ Ｎｏ ４ ｌ３ ．
水 泥窑材 料对碱 性 耐火材料 的化学腐蚀
摘 要 ：在典 型的温度范 围内对 过渡带和烧 成带 （ ２０ １ ５￣）的烧结 材料进行 粉末测 试和涂覆 测试 ，以 １ ０ ０Ｃ ４
２１ 材 料 ．
当前 ．水 泥 窑 中 使 用 了与 传 统 燃 料 和 原 料 相
同 的替 代 （ 次 ）燃 料 和 原 料 。利 用 它 们 可 能 会 二
影 响到 过 程 中 的平 衡 和 含 氯 硫 或 碱 性 氧 化 物 的增 加 。燃 料 的燃 烧 受 到 空 气 程 度 的 影 响 。可 以确 定
｝ Ｄ 体 积 密度 ；０ 一 开 口气 孔率 ；Biblioteka Baidu Ｓ 常 温 耐压 强度 Ｂ一 Ｐ Ｃ一
测 试 镁 尖 晶石 砖 的 显微 结 构示 出 了方 镁 石 骨 料 （ 结 颗 粒 ）和 尖 晶石 骨 料 （ 融 的或 烧 结 的 烧 熔
水泥熟 料煅烧 的过程通 常是在 氧化气氛 中完成 。
砖 的 试 样 中检 测 到 的新 相 有 二 元 相 （ 。 ａ ｒ３ 三 元 相 （ ２Ｓ或 ＣＭ 。在 １３ ０Ｃ 更 高 温 度 下 进 行 测 Ｃ２ ，Ｃ ＺＯ ）和 Ａ ＣＡ ， Ｓ） ０ ￣和 试 ，检 测 到 三 元 相 ＣＡｚ和 Ｃ ＺＯ， 及 四 元 相 Ｑ Ｃ ， Ｓ 或 ＣＡ （ Ｆ Ｓ 腐 蚀 测 试 温 度 升 至 ｌ３０Ｃ，试 样 ７３ ａｒ 以 — Ｍ， ， ６４ Ｍ， ） 。 ０￣ 中 生 成 ＣＡ ・ ａＯ 相 。ＭＺ砖 试 样 中 形 成 的新 相 有 熟 料 相 ［一 ２ 、Ｃ 和 Ｃ （ Ｆ ／４ Ｆ 。，Ｃ Ｓ ８ ＣＳ ：Ａ， ） Ａ 】和 ＣＡＺ相 。 Ｃ ７３
（） ２
ＣＡ ・ ａＯ 相 在 ｌ３ ０ ３ ３Ｃ Ｓ ４ ５ ℃以下 稳 定 。Ｃ Ｚ Ｏ 是 ａｒ３
ＭＳ 砖 中 的 氧 化 锆 和 热 窑 料 中 的 Ｃ Ｏ氧 化 物 发 ｐＩ Ｉ ａ
生化 学反 应 的结 果 。试 样 中发 现 的硅 酸盐 相 和 铝
酸盐 相 能与 方镁 石 共存 。
Ｋ １ 石 英 ＳＯ 及 方 解 石 Ｃ Ｃ 的残 余 物 。波 特 Ｃ和 ｉ ａＯ 兰 熟 料 的 主 要 相 为 硅 酸 三 钙 石 Ｃ ，ＳＯ） ＣＳ 、 ａ（ ｉ４ Ｏ（ ３ ）
镁 锆 砖 ＭＺＩ的 显微 结 构 示 出方 镁 石 烧 结颗 粒
５ ・ ２
・
ＲＥ ＲＡＣ ０ＲＩ Ｓ ＆ ＵＭＥ Ｆ Ｔ Ｅ
燃 料 燃 烧 过 程 的干 扰 可 能 是 造 成 局 部 区域 出现 还 原 状 态 的原 因 。水 泥 熟 料煅 烧 过 程 其 步 骤 的 关 键 就是 要 确 保 碱 性 氧 化 物 和 硫 之 间 含 量 的 平 衡 。平
衡 用 碱 性 物 一 比率 ［ Ｓ ＝ ＫＯ ９ ＋ ａ０ ６ 一 １ 硫 Ａ Ｒ （ ２ ／４ Ｎ ／２ Ｃ２ ／
ＭＳ ｐ Ｉ的 结 合 相 。 ＭＳ ｐ Ｉ 结 合 相 是 钙 镁 硅 石 １的
Ｃ ３ （ｉ ４ 和 钙 镁 橄 榄 石 Ｃ Ｍｇ ＳＯ ） 除 了 硅 ａＭｇ ＳＯ ） ： ａ （ｉ ４。
酸 盐 外 ，稳 定 的 ＺＯ 也 均 匀 分 散在 ＭＳ 砖 （ ｒ ｐ１ １ 图
图 ５ Ｍ Ｚ Ⅱ砖
表 ３ 图 ６ ＭＺ Ｉ砖
锆 酸 钙 （ 色 ）位 于基 质 中 被 烧 结 镁 砂 骨料 包 围的 白 方 镁 石 （ 色 ）颗 粒 之 间 ，黑 点 为 气 孔 灰 砖
通 过 Ｘ Ｄ 分 析 砖 和 热 窑 料 混合 物 得 到 的 分 辩 相 Ｒ （ 度 １２ ０ ） 温 ０ ℃
Ｃ ｌ １ ｓ ４＋ Ｍｇ ａ ６ ２ ｏ ）３ Ｏ ０ （
Ｃ Ｓ ＋ ａＡ１ ６ ７ ｉ ２ Ｃａ ２ ｒ ２ － ａ Ｏ４ Ｃ ３ ２ ＋ Ｓ Ｏ ＋ Ｏ＋ Ｚ ０ －＋ Ｏ －
（） １
Ｃ ｌ ｌ ＳＯ ） ７ ａ［ｉ ４ ２ ａ ｒ ３ ａ ６ ２ ｉ４＋ Ｃ ２ ０］＋ Ｃ Ｚ Ｏ ０（ Ｓ