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Al2O3-Cr2O3-CaO浇注料无害化研究新进展

发布者:高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心发布时间:2020-09-22浏览次数:45

近日,《Journal of the European Ceramic Society》刊发了李亚伟教授团队最新研究成果“含沸石Al2O3-Cr2O3-CaO浇注料原位解毒及力学性能研究(In situ detoxification and mechanical properties of Al2O3-Cr2O3-CaO castables with zeolite)。


 论文第一单位是武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,第二单位是高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心。中心博士研究生徐腾腾为第一作者,徐义彪老师为通讯作者,其他共同作者包括廖宁,Mithun Nath,李亚伟,陈艺博和桑绍柏。

 论文简介:本研究的目的是通过添加沸石实现Al2O3-Cr2O3-CaO浇注料中Cr(VI)的原位解毒。主要研究了沸石对浇注料物相演变、力学性能和Cr(VI)形成的影响。结果表明:沸石在浇注料养护过程通过吸附作用降低了Cr(VI)的浸出能力,并在500-1300℃通过还原反应抑制了Cr(VI)化合物CaCrO4Ca4Al6CrO16形成,温度为1300-1500℃时,沸石促进了+3(Al,Cr)2O3固溶体的形成,降低了Cr(VI)含量。此外,添加沸石后,浇注料养护过程中形成了Ca2(Al2SiO6)(OH)2水化相,保证了浇注料具有足够的早期强度,且在1100℃-1500℃沸石促进了浇注料的致密化,显著提高了其抗折强度。

Fig. 1 XRD patterns of Al2O3-Cr2O3-CaO castables after different treated temperature Z0 without zeolite (a) and Z1 with 1 wt% zeolite (b). 1-Corundum, 2-Eskolaite, 3-CaCrO4, 4-NaAl11O17, 5-C3AH6, 6-Hauyne (Ca4Al6CrO16), 7-CA6, 8-(Al,Cr)2O3 solid solution, 9-Ca2(Al2SiO6)(OH)2, 0-Gehlenite (Ca2Al2SiO7).

Fig. 2 SEM images and EDS results of Al2O3-Cr2O3-CaO castables after treated at different temperatures.

Z0: (a) (b) (c) (d) and (e); Z1: (f) (g) (h) (i) and (j).


Fig. 3 AP (a), BD (b) and CMOR (c) of the Al2O3-Cr2O3-CaO castables as a function of temperature.

Tab. 1 Total Cr(VI) concentration (mg/kg) leached after multiple leach and detoxification rate (%).

Samples

Total Cr(VI) concentration (mg/kg) and detoxification rate (%)

110 oC

500 oC

700 oC

900 oC

1100 oC

1300 oC

1500 oC

Z0

9.1

1564.3

4093.7

3517.3

1914.9

328.0

59.5

Z0.5

9.0 (1.1)

1435.6 (8.2)

3703.8 (9.5)

1066.3 (69.7)

1108.7 (42.1)

85.5 (73.9)

16.4 (65.2)

Z1

8.6 (5.5)

974.5 (37.7)

2285.5 (44.2)

832.8 (76.3)

408.7 (78.7)

62.6 (80.9)

20.6 (65.5)

Z1.5

6.8 (25.3)

971.4 (37.9)

1332.0 (67.5)

141.5 (96.0)

71.5 (96.3)

37.2 (88.7)

17.3 (71.0)

 该项研究得到了国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目No. 51950410587),面上基金No. 51872211和辽宁联合基金重点项目No. U1908227的资助。


全文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0955221920307020