耐火材料是鋼鐵工(gōng)業的基(jī)礎性(xìng)材(cái)料。耐材工業和鋼(gāng)鐵工業相互(hù)促進,共同發展。隨著我國經濟進入新常態(tài),鋼鐵工業出現了一係列新特(tè)征:產能過剩,盈利能力下降,環境資源約束增(zēng)強,轉型升級麵臨更多挑(tiāo)戰等。鋼鐵工業的新常態對處於(yú)產業鏈上遊的耐材工業提出了新要(yào)求、新思維並促生新變化。耐材的性能及應用近(jìn)年來呈現特性化、多元化、精細化、高效化和低耗化的特點,耐火原料的發展必須與之相適(shì)應,也將向多元化、豐(fēng)富化、特色化等(děng)新態勢演變。
1 對耐火原(yuán)料新要求(qiú)的多元體(tǐ)現
1.1 綠色環保的新(xīn)要求
1.1.1 滿足潔淨鋼冶煉的要求
潔淨鋼冶煉對(duì)煉鐵、煉(liàn)鋼用相關輔料(liào)和耐材減少和避免汙染鐵水、鋼水(shuǐ)方麵提出了新的要(yào)求。研究和實踐發現,鋁矽係耐材對鋼水會有所汙染,鎂質(zhì)材料(liào)不(bú)汙染(rǎn),而含有遊離CaO的材料則(zé)非但不(bú)汙染(rǎn),還有潔淨鋼水的作用。為此,有良好抗水化性的燒(shāo)結和電熔含遊離CaO的鎂鈣原料受到青睞。
為了減少含碳耐(nài)材對鋼水的增碳汙(wū)染,需要降低碳複合耐材的碳含量。為了(le)消除降碳對(duì)抗熱震(zhèn)、抗侵蝕等性能的副作用,需要引入彌(mí)散化碳源。促進了適合耐火材料(liào)用各種納(nà)米碳源如炭黑、納(nà)米碳管、石(shí)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(lín)"作用,開發(fā)了低磷或無(wú)磷的結合體係。2.1.2 滿(mǎn)足鋼鐵(tiě)工業"綠色化"的要求
鑒(jiàn)於Cr6+有致癌作用,含(hán)鉻耐材已(yǐ)被列(liè)入限製使用的產品,用低鉻(gè)和無鉻新材料取代含鉻(gè)材料勢在必行。如高性能鎂碳磚(zhuān)、鎂鋁尖(jiān)晶石(shí)磚、鎂鋯磚等應用於RH 等精煉(liàn)爐,可取代傳統的河北鎂鉻磚。
高爐出鐵口用的炮泥(ní)普遍(biàn)采用焦油做結合劑,為減少生產和使用過程中對環境的汙染,促使人們開發新的環保型結合劑。
為了減少傳統矽酸鋁耐火纖維在生產、加工、使用安裝、用後處理等過(guò)程對環境及人體的危(wēi)害,生物可降解鈣鎂矽係耐火纖(xiān)維已被開發使用。
1.1.3 滿足鋼(gāng)鐵工業節能減排的(de)要求
作為工業爐(lú)襯材料,采用節能型耐材勢在必行。近幾年開發和應用的(de)有利(lì)於節能的新原(yuán)料有:微孔結構輕質莫(mò)來石-質原料、莫來石質中空球、輕量化微孔燒(shāo)結(jié)氧(yǎng)化鋁、CA6-MA 複相輕質骨料、橄欖石輕質料、尖晶石輕(qīng)質料(liào)、納米孔二氧(yǎng)化(huà)矽粉體及(jí)其聚合體等。
1.2 發展經濟型耐材
目(mù)前,與(yǔ)耐火原料產業鏈相關的(de)耐材行業、鋼(gāng)鐵工業處於低迷期,低價中標成為該供應鏈關係的方(fāng)向標。另一方麵,有的高品位天然礦物原料如(rú)高鋁礬土逐漸枯竭,礦石品位(wèi)下降且品(pǐn)質波(bō)動增大,靠原料提高性能、廉價原料降低成本的(de)技術配置路線逐漸走到盡頭。受此取向的引導,廉價型、經濟型(xíng)耐(nài)火原(yuán)料(liào)和製品將成為大趨勢(shì)。
低消(xiāo)耗是經濟型(xíng)耐材的(de)主要發(fā)展方向。原(yuán)料實現低消耗的(de)主要方向是擴大天然生料、輕(qīng)燒料、再生料的使用範圍(wéi)。為保證耐材的高溫體積穩定(dìng)性,天(tiān)然原料多須在(zài)高溫下燒結或電熔,使(shǐ)其達到瘠性化(huà),盡可能趨於熱力學平衡態。這會導致能耗高,也會造成一定程度(dù)的(de)能(néng)力(lì)富餘,某種(zhǒng)意義(yì)上造成隱(yǐn)形資源和能源浪費。可開發和應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(de)天然生料,在一定程度上降低耐材的能(néng)耗。
已有研究表明,添加一定(dìng)量天然生料的澆(jiāo)注料有良好的效果,生料受熱後(hòu)分解逸出的氣體形成通(tōng)道,有(yǒu)助於提高抗爆裂性能。在鋁矽澆注料中加入生(shēng)煤矸石或輕燒煤矸石,受(shòu)熱後生成原位(wèi)莫來石,可提高其熱態抗折強度、荷重軟化溫度,改善抗熱震(zhèn)性,同時也有助於實現重質材料的(de)輕量化。
麵對(duì)高品(pǐn)位礦漸趨枯竭(jié),低品位礦日益(yì)成為主(zhǔ)要原料來源的(de)現狀(zhuàng),人們須重新考量原料和製品指(zhǐ)標的科學(xué)性、合理性(xìng)和適應性,優化原料配(pèi)置,使其更具優(yōu)良的和有競爭力的性價比。應考慮適當降低某些非(fēi)熔體衝刷、侵蝕部位(wèi)所用高鋁質耐材(cái)的A12O3 含量和體積密度,放寬對某(mǒu)些
中低溫(wēn)部位所用鋁矽質耐材雜質含量的要求。
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