耐火材料(liào)是鋼鐵工業的基礎性材(cái)料。耐材(cái)工業和鋼鐵工業相(xiàng)互促進,共同(tóng)發展。隨著我國經濟進入新常(cháng)態,鋼鐵(tiě)工業出現了一係列新特征:產能過剩,盈利能力下降,環境資源約束增強,轉型升級麵臨(lín)更多挑戰等。鋼鐵工業的新常態(tài)對處於(yú)產業鏈上遊的耐材工業提出了新要求、新思維並促(cù)生新變化。耐材的性能及應(yīng)用近年來呈現特性化、多元化、精細化(huà)、高效化和低耗化的(de)特點,耐火原料的發展必須與之相適應,也將(jiāng)向多元(yuán)化、豐富化、特(tè)色化等新態勢演變。
1 對耐火(huǒ)原料新要求的多元體現
1.1 綠色環保的新要求
1.1.1 滿(mǎn)足潔淨鋼冶煉的要求
潔淨(jìng)鋼冶煉對煉鐵、煉鋼用相關(guān)輔料和耐(nài)材減少和避免汙染鐵水、鋼水方麵提出了新的要求。研究和實踐發現,鋁矽(guī)係耐材對鋼水會有所汙染,鎂質材料不汙染(rǎn),而含有遊離CaO的材料則非但不汙染,還有(yǒu)潔淨鋼(gāng)水的作(zuò)用。為此,有良好抗水化性的(de)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碳汙染,需要降低碳複(fù)合耐材的碳含量。為了消除降碳對抗熱(rè)震、抗侵蝕等性能的副作用(yòng),需要引入彌散化碳源。促進了適合耐火材料用各種納米碳源如炭黑、納米碳管、石墨烯的研發(fā)和生產。
為了減少中間包(bāo)工作襯對精煉(liàn)後鋼水的"回磷"作用,開發了低磷或無磷的結合(hé)體(tǐ)係。2.1.2 滿足鋼鐵工業"綠色化"的要求
鑒於Cr6+有致癌作用,含鉻耐材已被(bèi)列入限製使用(yòng)的產品,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(zhuān)、鎂鋁尖晶石(shí)磚、鎂鋯磚等應用於RH 等精煉爐(lú),可取代傳統的呼(hū)和浩特鎂鉻磚(zhuān)。
高爐(lú)出鐵口用的炮泥普遍采用焦油做結合劑,為減少生產和(hé)使用(yòng)過(guò)程中對環境的汙染,促使人(rén)們開發新(xīn)的環保型結合劑。
為了減少傳統矽(guī)酸鋁耐火纖維在(zài)生產、加工、使用安裝、用後處理等過程對環境及人體的危害,生物可降解鈣鎂(měi)矽係耐火纖維(wéi)已被開發使用。
1.1.3 滿(mǎn)足鋼鐵工(gōng)業節(jiē)能(néng)減排的要求
作(zuò)為工業爐襯材料,采用節能型耐材勢在必行。近幾年開發(fā)和應用(yòng)的有(yǒu)利於節(jiē)能(néng)的新原料有:微孔結構輕質(zhì)莫(mò)來石-質原料、莫來(lái)石質中空球、輕量化微孔燒結氧化鋁(lǚ)、CA6-MA 複相輕質骨料、橄欖石輕質料、尖晶石輕質料(liào)、納(nà)米孔二氧化矽粉體及其聚合體(tǐ)等。
1.2 發(fā)展經濟型耐材
目前,與耐火原料產業鏈相關的耐材行業、鋼鐵工業處於低迷期,低價中標成為該供應鏈關係的方向標(biāo)。另一方麵,有(yǒu)的高品位天然礦物原(yuán)料如高鋁(lǚ)礬土逐漸枯竭,礦(kuàng)石品位下降且品質波動增大,靠(kào)原(yuán)料提高性能、廉價原料降低成本的技(jì)術配置路線逐漸走到盡頭。受此取向的引導,廉價型、經(jīng)濟型耐火原料和製品(pǐn)將成為大趨勢。
低消耗是經(jīng)濟(jì)型耐材的主要發展方向。原料實現低(dī)消耗(hào)的主要方向是擴大天(tiān)然生料、輕燒料、再生(shēng)料的使用範圍。為保證耐(nài)材的高溫體積穩定性(xìng),天然原料多須在高溫下燒結(jié)或電熔,使其達到瘠性化,盡可能趨於熱力學平衡態。這會導致能耗高,也會造成一定程度的能力富餘,某種意義上造成隱形資源和能源浪費(fèi)。可開發和應用比傳統燒結溫度有所降低的非(fēi)平衡態原料,甚至可直(zhí)接(jiē)加入一定量的天然生料,在一定程度上降低耐材的能耗(hào)。
已有研究(jiū)表明,添加一定量天然生料(liào)的澆(jiāo)注料有良好的效果,生(shēng)料受熱後分解逸出的氣體形(xíng)成通道,有助於提高抗爆裂性能。在(zài)鋁(lǚ)矽澆注料中加入生煤矸石(shí)或輕燒煤矸石,受熱後(hòu)生成原位莫來石(shí),可提高其熱態抗折強度、荷重軟化溫度,改善抗熱震性(xìng),同時也(yě)有助於實現重質(zhì)材料的輕量化。
麵對高品位礦漸趨枯竭,低品位礦日益成為主要原料(liào)來源的現狀,人們須重(chóng)新考量原料和製(zhì)品指標的科學性、合理性(xìng)和適應(yīng)性,優化原料配置,使(shǐ)其更具優良的和有競爭(zhēng)力的性價比。應考慮適當降低某些非熔體衝刷、侵蝕部位所用高鋁質耐材(cái)的A12O3 含量和體積密度(dù),放寬對某些
中低(dī)溫部(bù)位所用鋁矽質耐材雜質含量的要求。
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