保护渣氧化物组分对部分稳定氧化锆稳定性影响

摘要

氧化锆具有熔点高、硬度大、强度高、化学稳定性好等优良性能,并且利用其相变增韧机制可改善材料的热震稳定性,在耐火材料领域得到广泛应用。其中,ZrO2-C质耐火材料是水口特别是渣线部位用理想的材料。通常,采用CaO部分稳定氧化锆作为该材料的氧化锆原料。然而,该材料与保护渣接触时,CaO从氧化锆晶格中脱溶析出,造成氧化锆相失稳,被认为是该材料过早损毁的主要原因。因此,深入研究氧化锆原料的高温稳定性对于进一步改善ZrO2-C质耐火材料性能具有重要的意义。
　　 本实验选取CaO稳定氧化锆、CaO-Y2O3复合稳定氧化锆、MgO稳定氧化锆和Y2O3稳定氧化锆4种氧化锆原料为研究对象,借助XRD、SEM、EDS等分析手段分别研究它们与保护渣中氧化物Al2O3、SiO2、Fe3O4、MnO2的反应以及这些原料在不同碱度保护渣中的高温稳定性,并对其失稳机理进行了初步的探讨。得出以下主要结论:
　　 1.少量Al2O3可以固溶进入氧化锆晶格,过多的Al2O3则与CaO稳定氧化锆、CaO/Y2O3复合稳定氧化锆以及MgO稳定氧化锆原料中的稳定剂发生反应使部分稳定氧化锆原料失稳;1600℃高温下,SiO2很容易与CaO稳定氧化锆、CaO-Y2O3复合稳定氧化锆以及MgO稳定氧化锆中的稳定剂反应并导致其失稳;Fe3O4仅与MgO稳定氧化锆原料中稳定剂MgO发生反应致使原料稳定度降低,对CaO稳定氧化锆、CaO/Y2O3复合稳定氧化锆以及Y2O3稳定氧化锆则提高其稳定度:MnO2对各种原料均有提高稳定度的作用。
　　 2.保护渣对于部分稳定氧化锆原料的高温稳定性的影响主要取决于渣中氧化物与部分稳定氧化锆中稳定剂的高温反应情况。渣中Al2O3、SiO2与CaO稳定氧化锆、CaO/Y2O3复合稳定氧化锆以及MgO稳定氧化锆原料中的稳定剂发生反应使氧化锆原料失稳;提高渣碱度有利于保持部分稳定氧化锆原料的稳定性。综合比较,Y2O3部分稳定氧化锆的高温稳定性能最佳。