耐火材料是鋼鐵工業的基礎性材料。耐材工業和鋼鐵工業相互促進(jìn),共同發展。隨著我國經濟進入新常態,鋼鐵工(gōng)業出(chū)現了一係列新(xīn)特征:產(chǎn)能過剩,盈利能力下降,環(huán)境資源約(yuē)束增強,轉型升級麵(miàn)臨更多挑戰(zhàn)等。鋼鐵工業的新常態對處於產業鏈上(shàng)遊的耐(nài)材(cái)工業提出了新要求、新思維並促生新變化。耐材的性能及應用近年來呈現特性(xìng)化、多元化、精細化、高效化和低耗化的特點(diǎn),耐火原料(liào)的(de)發展必須與之相適(shì)應,也將向多元化、豐富化(huà)、特色化等新態勢演變。
1 對耐火原料新要求的多元(yuán)體現
1.1 綠色環保的新要求(qiú)
1.1.1 滿足潔淨鋼冶(yě)煉的(de)要求
潔淨鋼冶煉對煉鐵、煉鋼用相關輔料和耐材減少和避免汙染鐵水、鋼水方麵提出了(le)新的(de)要求。研究和(hé)實踐發現(xiàn),鋁(lǚ)矽係耐材對鋼水會有所汙染,鎂質材料不汙染,而含有遊(yóu)離CaO的材料則非(fēi)但不汙染,還有潔淨鋼水的作用。為此,有良好抗水化性的燒結和電熔含遊離CaO的鎂鈣原料受到青睞。
為了減少含碳耐材對鋼水的增(zēng)碳汙染,需要降低碳(tàn)複合耐材的碳含量。為了消除降碳對抗熱震、抗侵蝕等性能(néng)的副作用,需要引入彌散化碳源。促進了適合耐火材料用各種納米碳(tàn)源如炭黑、納米碳(tàn)管、石墨烯的研發和生產。
為了減少中間包工作襯對精煉後鋼水的"回磷"作用,開(kāi)發了低磷或無磷的結合體係。2.1.2 滿(mǎn)足鋼鐵工業"綠色化"的要求
鑒於Cr6+有致癌作用(yòng),含鉻耐材已被列入限製使用(yòng)的產品(pǐn),用低鉻和無鉻新材料取代含鉻材料勢在必行。如高性能鎂碳磚、鎂鋁尖(jiān)晶石磚、鎂鋯磚等應用(yòng)於RH 等精煉爐,可取代傳(chuán)統的包頭鎂鉻磚。
高爐出鐵口用的炮泥普遍采用焦油(yóu)做結合劑,為減少生產和使用(yòng)過程中(zhōng)對環境的汙染,促使人們開發新的環保型結(jié)合劑。
為了減少傳統矽酸鋁耐火纖維在生產、加工、使用安(ān)裝、用後處理等過程對環(huán)境及人體的危害,生(shēng)物可降解鈣鎂矽係耐火纖維已(yǐ)被開發使用。
1.1.3 滿足鋼鐵工業節能減(jiǎn)排的要求
作(zuò)為(wéi)工業爐襯材料,采用節能型耐材勢在必(bì)行(háng)。近幾年開(kāi)發和應用的有利於節能的新原料有:微孔結構輕質莫來石-質原料、莫來石質中(zhōng)空球、輕量化微孔燒結(jié)氧化鋁、CA6-MA 複相輕質骨料、橄欖石輕質料、尖晶石輕質料、納米孔二氧化矽(guī)粉體及其聚合體等。
1.2 發展經濟型耐材
目前,與耐火原料產業鏈相關的耐材(cái)行業、鋼鐵工業(yè)處於低迷期,低價中標成為該供應鏈關(guān)係的方向標。另一方麵,有的高品位天然礦物原料如高鋁礬土逐漸枯竭(jié),礦(kuàng)石品(pǐn)位下降且品質波動增大,靠原料提高(gāo)性能、廉價原料降低成本的技術配置路線逐漸走到盡頭。受(shòu)此取(qǔ)向的引導,廉價型、經濟型耐火(huǒ)原料和製(zhì)品將成為大趨勢。
低消耗是經濟型耐材的主要發(fā)展方向。原料實現低消耗的主要方向是擴大天(tiān)然生(shēng)料、輕燒料(liào)、再生料的使用範圍。為保證(zhèng)耐材的高溫體積穩定性(xìng),天(tiān)然(rán)原料多須在高溫下燒結(jié)或電熔,使其達到瘠性(xìng)化,盡可能趨(qū)於熱力學平衡態。這會導致能耗高,也會造成一定程度的能力富餘,某種意義(yì)上造成隱(yǐn)形資(zī)源和能源浪費。可(kě)開(kāi)發和應(yīng)用比傳統燒結溫度有所降低的非平衡態原料,甚至可直接加入一定量的天然生料,在(zài)一定程度上降低耐材的(de)能耗。
已有研究表明,添加(jiā)一定量天然生料的澆注料有良好的效果,生料受熱後分解逸(yì)出的氣體形成通(tōng)道,有助於提高抗爆裂性能。在鋁矽澆注料中加入生煤矸石或輕(qīng)燒煤矸石,受熱(rè)後生成原位莫來石,可提高其(qí)熱態抗折強度、荷重(chóng)軟化溫度,改善抗熱震性,同時也有助於(yú)實現重質(zhì)材(cái)料的輕量化。
麵對高品位(wèi)礦(kuàng)漸趨枯竭(jié),低品位礦日益成(chéng)為主要原(yuán)料來源的現狀,人們須(xū)重(chóng)新考量原料和製品指標的科學性、合理性和適應性,優化(huà)原料配置,使其更具優良的和有競爭力的性價比(bǐ)。應考慮適當降低某些(xiē)非熔體衝(chōng)刷、侵蝕部位所用高鋁質耐材的A12O3 含量和(hé)體積密度,放(fàng)寬對某(mǒu)些
中(zhōng)低溫部位(wèi)所用鋁(lǚ)矽質耐材雜質含量的要求。
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