目前危廢處理的方式基本可分為資源化利用和無害化處理兩類,而回轉窯焚燒作為一種傳統的無害化處理技術,在危廢處置占據重要地位,由于危廢分類工作不到位,危廢的成分較為復雜,焚燒溫度各有差異,高溫焚燒時產生的熔融物復雜。此外,回轉窯的機械運動使得危廢對內襯耐火材料產生較大的機械應力。因此,作為回轉窯襯里的耐火材料,要求其具有較好的抗侵蝕性能、優異的高溫耐磨性能和抗熱震性能。
選取目前危廢處置回轉窯用幾種典型耐火材料50鉻鋯剛玉磚、30鉻鋯剛玉磚、鉻剛玉磚、高鋁磚、剛玉莫來石磚和鋁鉻碳化硅磚,進行了抗熔渣侵蝕性能研究,試驗熔渣取自合肥某危廢處置回轉窯,其化學組成(w)為Na2O 13.49%,MgO 3.19%,AL2O3 7.18%,SiO2 12.86%,P2O5 6.43%,SO3 14.67%,CL- 7.25%,K2O 3.25%,CaO 9.26%,TiO2 6.85%,Fe2O3 7.94%,ZnO 1.17%,PbO 3.07%。熔渣物相組成復雜,主要物相為NaCL和Na2SO4。將試驗磚制成內孔尺寸為φ25mmX30mm、外形尺寸為70mmX70mmX70mm的坩堝,加入15g危廢熔渣,分別在1100和1300℃保溫24h。沿坩堝孔中心軸剖開,觀察剖面的侵蝕情況,并測量各層厚度。
試驗溫度升到1300℃時,6組試樣的熔渣侵蝕和滲透情況顯著加劇,除50鉻鋯剛玉磚和30鉻鋯剛玉磚還殘留有部分熔渣外,其他4組試樣幾乎沒有明顯熔渣殘留。30鉻鋯剛玉磚中的殘渣呈板結狀,而50鉻鋯剛玉磚中的殘渣仍為松散狀態。50鉻鋯剛玉磚依然保持了優異的抗侵蝕性,但出現了熔渣滲透現象,滲透層厚度為7mm。其他5組試樣均出現了不同程度的熔渣侵蝕和熔渣滲透。其中,30鉻鋯剛玉磚被輕微侵蝕,同時滲透程度加大,侵蝕層厚度和滲透層厚度分別為1和9mm;鉻剛玉磚中已無明顯殘渣,侵蝕層和滲透層的厚度分別為2和12mm;高鋁磚侵蝕最為嚴重,已經看不到試樣與渣接觸的界面結構,侵蝕層和滲透層厚度分別為16和3mm;剛玉莫來石磚出現了明顯的侵蝕層(厚度為6mm),但是抗滲透性能較好(厚度僅為2mm)。由于顯氣孔率高,鋁鉻碳化硅磚抗侵蝕和滲透性能均較差,侵蝕層和滲透層厚度分別為5和18mm。
結論;(1)在1100℃侵蝕試驗后,6組試樣均表現出較好的抗侵蝕性能和抗滲透性能,試驗后坩堝內都殘留了大量熔渣。
(2)在1300℃侵蝕試驗后,6組試樣的熔渣侵蝕和滲透行為顯著加劇。50鉻鋯剛玉磚依然保持了較優異的抗侵蝕性,但出現了熔渣滲透現象;30鉻鋯剛玉磚和鉻剛玉磚被輕微侵蝕,同時滲透程度加大;由于氧化鉻在熔渣中的溶解度極低,含鉻試樣具有優異的抗熔渣侵蝕性能,但其抗熔渣滲透性能一般;高鋁磚侵蝕最為嚴重,已經看不到試樣與渣接觸的界面結
構;剛玉莫來石磚工作層被熔渣侵蝕后有鈣長石生成,促進了基體的致密化,阻礙了熔渣的進一步滲透;由于顯氣孔率高,鋁鉻碳化硅磚的抗侵蝕性能和抗滲透性能均較差。
(3)綜合考慮使用性能、經濟和環保等因素,危廢處置回轉窯運行溫度在1100℃左右時,可以優先考慮使用高鋁磚;運行溫度在1300℃左右時,可以優先考慮使用剛玉莫來石磚。