核废料玻璃固化炉用电熔AZS砖及铬刚玉砖（ST-HG-AZS）是专为核工业放射性废液玻璃固化熔炉开发的耐高温、抗玻璃液侵蚀和高化学稳定性的特种耐火材料。电熔AZS砖（Al₂O₃-ZrO₂-SiO₂系，ZrO₂≥33%）采用电熔铸造工艺，具有极低的显气孔率（≤2%）和优异的抗硼硅酸盐玻璃液侵蚀性，是法国AVM（Atelier de Vitrification de Marcoule）及同类玻璃固化工艺的标配炉衬材料。铬刚玉砖（Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体，Cr₂O₃ 8-15%）对放射性核素（Cs、Sr、Ru等）的化学侵蚀具有卓越的抵抗能力，作为玻璃固化炉的炉底和渣线等关键侵蚀区域的安全防护层使用。两种材料协同为核废料玻璃固化熔炉提供在1100-1200℃高温、高硼硅酸盐玻璃液侵蚀和放射性核素化学复合作用环境下的长期稳定炉衬方案。
高放废液（HLW）的玻璃固化是目前国际上工程化最成熟的核废料处置前处理技术——将含有裂变产物（¹³⁷Cs、⁹⁰Sr、¹⁰⁶Ru等）和微量锕系元素的高放射性废液与玻璃形成剂（硼砂+硅砂的混合物，形成硼硅酸盐玻璃体系）在熔炉中加热至1100-1200℃熔融混合，废液中放射性核素被固化进入硼硅酸盐玻璃网络结构中，固化后的玻璃熔体浇注入不锈钢罐体密封，最终深地质处置。玻璃固化熔炉炉衬的服役环境极其苛刻：（1）1100-1200℃硼硅酸盐玻璃熔体对耐火材料的化学侵蚀性极强——玻璃液中B₂O₃和SiO₂的复合作用可快速溶解大多数氧化物耐火材料；（2）放射性核素的化学侵蚀——某些裂变产物（如Cs⁺）在高温下迁移性极强，可渗透进入常规耐火材料的晶界和玻璃相中加速材料结构降解；（3）炉衬寿命直接影响核设施的安全运行——玻璃固化炉一旦停运更换炉衬，涉核操作和放射性废物的处理极其复杂和昂贵。因此，玻璃固化炉炉衬的材料选择要求极高——兼具抗硼硅酸盐玻璃液侵蚀、抗放射性核素化学渗透和高可靠性。
电熔AZS（Al₂O₃-ZrO₂-SiO₂）砖是玻璃工业中用于玻璃熔窑与玻璃液直接接触的部位（熔化池池壁、流液洞等）的"王牌"耐侵蚀材料，其在玻璃熔窑中的成功应用为核废料玻璃固化炉炉衬提供了技术基础。AZS砖采用电熔铸造工艺制造——配比原料在电弧炉中熔化（温度约1900-2000℃）后浇注入模具中铸造成型，铸造后经缓慢退火消除热应力，最终得到接近理论密度的致密铸件（显气孔率仅1-2%）。AZS砖的微观结构由三个物相组成：刚玉（α-Al₂O₃）晶体、斜锆石（ZrO₂）晶体和晶间玻璃相（SiO₂质）。其中的ZrO₂（含量≥33%的AZS砖，即AZS-33等级）在硼硅酸盐玻璃液中的溶解度极低，是AZS砖抗玻璃液侵蚀的核心功能组分——玻璃液侵蚀主要选择性地溶解晶间玻璃相（SiO₂质），而ZrO₂晶体形成抗侵蚀的骨架网络，缓慢的侵蚀速率使AZS砖在玻璃固化炉壁上的使用寿命满足多年的连续运行需求。
放射性核素（特别是铯Cs，其离子半径大、化学活性强）在高温下具有极强的迁移能力——Cs⁺可在常规耐火材料（如粘土砖、普通高铝砖）的晶界玻璃相中快速扩散渗透，引发玻璃相软化和晶间结合力衰减。铬刚玉（Al₂O₃-Cr₂O₃）固溶体体系因其独特的化学稳定性成为抵御放射性核素渗透的优选材料：Cr³⁺与Al³⁺的离子半径相近（Cr³⁺=0.0615nm，Al³⁺=0.0535nm），在刚玉晶格中形成连续替代固溶体（(Al,Cr)₂O₃），Cr-O的共价键强度高、晶格能大，晶界扩散速率极低。同时Cr₂O₃在碱金属（Cs、Na等）的氧化物或硅酸盐中的溶解度极低，界面处不产生低熔点反应产物。铬刚玉砖（Cr₂O₃ 8-15%，Al₂O₃ 75-85%）作为玻璃固化炉炉底、渣线及出料口区域的防护层砖使用，与电熔AZS砖墙形成"炉壁AZS砖抗玻璃液侵蚀+炉底铬刚玉砖抗放射性核素穿透"的双层防护体系。
电熔AZS砖的铸造工艺赋予其不同于一般烧结耐火砖的独特微观特征：铸造冷却过程中形成的缩孔（收缩孔洞，集中于铸件上部，在使用时该部位安排在非工作面）使得AZS砖的有效工作部分接近完全致密（显气孔率<2%），气孔和裂纹在玻璃液渗透中是最主要的侵蚀通道——极低的气孔率意味着玻璃液和放射性核素几乎无通道可渗透进入砖体内部，侵蚀局限于砖的表面固-液反应界面，侵蚀速率大幅降低。铬刚玉砖虽为烧结制品（非铸造），但通过等静压成型和高温（1700℃以上）烧成，致密度同样较高（显气孔率≤16%），在核废料固化炉工况下有良好的抗渗透能力。
在1000-1200℃的硼硅酸盐玻璃液中，AZS砖的侵蚀机理为玻璃液选择性溶解晶间玻璃相后，露出的ZrO₂和刚玉晶体受重力作用或玻璃液流动冲刷而脱落。提升ZrO₂含量（AZS-41砖，ZrO₂≥41%）可进一步提高抗侵蚀性。铬刚玉砖中的Cr₂O₃不仅是化学屏障，Cr₂O₃在玻璃液中的极低溶解度也使得其接触玻璃液时以物理损耗为主（晶体脱落），而非化学溶蚀，与AZS砖的抗侵蚀机理相互补充。
| 项目 | ST-HG-AZS-33 | ST-HG-AZS-36 | ST-HG-AZS-41 |
|---|---|---|---|
| Al₂O₃（%） | 48–52 | 46–50 | 42–46 |
| ZrO₂（%）≥ | 33 | 36 | 41 |
| SiO₂（%）≤ | 16 | 14 | 13 |
| Na₂O（%）≤ | 1.3 | 1.3 | 1.3 |
| 体积密度（g/cm³）≥ | 3.70 | 3.80 | 3.95 |
| 显气孔率（%）≤ | 2.0 | 1.8 | 1.5 |
| 常温耐压强度（MPa）≥ | 300 | 300 | 300 |
| 荷重软化温度 T₀.₂（℃）≥ | 1700 | 1700 | 1700 |
| 玻璃相渗出温度（℃）≥ | 1400 | 1400 | 1400 |
| 抗玻璃液侵蚀性（mm/24h，钠钙玻璃1350℃）≤ | 1.5 | 1.3 | 1.0 |
| 使用温度（℃） | 1100–1600 | 1100–1600 | 1100–1600 |
检测方法标准：JC 493（电熔AZS砖行业标准）、GB/T 16555（化学分析）、GB/T 2997（体积密度/显气孔率）、GB/T 5072（常温耐压强度）、GB/T 5989（荷重软化温度）。
检测方法标准：GB/T 16555、GB/T 2997、GB/T 5072、GB/T 5988、GB/T 5989。
| 项目 | ST-HG-CrGY |
|---|---|
| Al₂O₃（%）≥ | 80 |
| Cr₂O₃（%） | 8–15 |
| Fe₂O₃（%）≤ | 0.5 |
| SiO₂（%）≤ | 3.0 |
| 体积密度（g/cm³）≥ | 3.15 |
| 显气孔率（%）≤ | 16 |
| 常温耐压强度（MPa）≥ | 80 |
| 荷重软化温度 T₀.₂（℃）≥ | 1680 |
| 永久线变化率 1500℃×3h（%） | ±0.3 |
| 使用温度（℃） | 1000–1650 |
检测方法标准：JC 493（电熔AZS砖行业标准）、GB/T 16555（化学分析）、GB/T 2997（体积密度/显气孔率）、GB/T 5072（常温耐压强度）、GB/T 5989（荷重软化温度）。
检测方法标准：GB/T 16555、GB/T 2997、GB/T 5072、GB/T 5988、GB/T 5989。
| 项目 | 要求 |
|---|---|
| 长度/宽度方向偏差（mm） | ±2.0 |
| 厚度方向偏差（mm） | ±1.5 |
| 铸造缩孔 | 缩孔集中于铸件上部（非工作面），工作面方向无缩孔 |
| 缺棱掉角深度（mm）≤ | 3 |
| 裂纹宽度（mm）≤ | 0.2 |
| 裂纹长度（mm）≤ | 30 |
| 层裂 | 不允许 |
| 项目 | 要求 |
|---|---|
| 长度/宽度方向偏差（mm） | ±1.5 |
| 厚度方向偏差（mm） | ±1.0 |
| 缺棱掉角深度（mm）≤ | 4 |
| 裂纹宽度（mm）≤ | 0.25 |
| 裂纹长度（mm）≤ | 30 |
| 层裂 | 不允许 |
核工业放射性废液处理系统。电熔AZS砖适用于核废料玻璃固化熔炉炉壁工作衬（与硼硅酸盐玻璃液直接接触），包括熔化池池壁、流液洞和出料口；铬刚玉砖适用于玻璃固化熔炉炉底工作衬、渣线部位和出料口等承受放射性核素高浓度化学侵蚀的关键区域。两种材料同时适用于核工业其他高温玻璃熔融工况中的抗侵蚀耐材需求。
电熔AZS砖：采用干砌或湿砌工艺。湿砌时使用配套AZS火泥（与砖体化学成分匹配），砖缝控制在1-2mm，泥浆饱满度≥95%。AZS砖重量大（体积密度≥3.70 g/cm³），砌筑需起重设备辅助。砌筑前清理炉壳，按炉衬设计图划线定位。砌筑顺序从炉底起始向上，炉身环形砌筑。砖的铸造缩孔面（非工作面）朝向外侧（钢壳方向），致密无缩孔的工作面朝向炉膛。砌筑完毕后自然养护，按核设施制定的烘炉升温曲线缓慢升温（升温速率通常≤10-15℃/h）。由于涉及核设施施工管理，砌筑作业须遵循核设施的施工质量保证和安全管理规定。
铬刚玉砖：采用湿砌工艺，使用配套铬刚玉火泥，砖缝控制在2mm以内。砌筑精度高于一般工业窑炉——核设施炉衬不允许砖缝超标渗漏。砖的排布和错缝须严格按设计图施工。砌筑后随熔炉整体升温烘烤。
提供以下订制范围：电熔AZS砖ZrO₂等级（33/36/41）按硼硅酸盐玻璃液成分和熔炉操作温度选型；AZS砖铸件尺寸和形状按玻璃固化炉炉衬设计图纸定制（含异形砖、电极砖等）；铬刚玉砖Cr₂O₃含量可按放射性核素种类和浓度调级；砖型设计可按熔炉结构尺寸定制。具体参数与工艺细节请联系技术团队确认。
现场技术指导服务包含在产品服务内。由公司技术工程师赴现场（核设施现场须按核安全规定办理进场手续）提供电熔AZS砖和铬刚玉砖选型推荐和炉衬设计方案审核、砌筑方案交底和砖型排布督导、AZS砖铸造缩孔面定位方向确认、砖缝质量检查、烘炉升温曲线制定和升温监控、炉衬在用状态定期检测（蚀损速率、玻璃液渗透深度、砖缝完好性）和更换时机评估等服务。不单独收取指导费用。
自出厂之日起12个月。产品须在防潮、阴凉处（5–35℃）存放，避免雨淋、暴晒和碰撞。超过保质期后须重新检测合格方可使用。
