原位形成层状Mg-Al水滑石对煤气化炉用高铬浇注料致密化的作用机制

为解决铝磷酸盐结合高铬砖在煤气化炉还原气氛中因磷酸盐迁移导致的过早失效问题，研究人员开展了水合氧化铝结合高铬浇注料研究。通过引入活性氧化镁促进微纳米级层状Mg-Al水滑石形成，填充孔隙并热解为MgAl2O4尖晶石，最终形成Mg(Cr,Al)2O4固溶体，显著提升1600℃烧结性能及抗渣性。

　　

煤气化炉作为煤炭清洁利用的核心装备，其内衬材料高铬浇注料的性能直接决定设备寿命。传统铝磷酸盐(AlPO₄)结合材料在还原性气氛中会出现磷酸根迁移，导致炉渣渗透和热震剥落。研究团队创新性采用水合氧化铝(CA)作为结合剂，通过引入活性氧化镁(MgO)触发"化学魔术"——在低温水化阶段原位生成微纳米级层状镁铝水滑石(Mg-Al hydrotalcite, HT)，这些纳米薄片像智能填充剂般密实堆积在孔隙中。

高温热处理时，这些"纳米建筑师"经历华丽转变：HT分解为MgAl₂O₄尖晶石纳米晶，并与Cr₂O₃发生"原子共舞"形成Mg(Cr,Al)₂O₄固溶体。这种独特的微结构演变使材料在1600℃产生"超塑性烧结"，就像给浇注料装上纳米级焊接点，最终获得兼具优异机械强度和抗熔渣侵蚀的"铠甲"材料。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)捕捉到的纳米级尖晶石网络，完美诠释了这种"结构-性能"的基因密码。