耐火材料是鋼(gāng)鐵工業的基礎性材料。耐材工業和鋼鐵工業相互促進,共同發展。隨著我國經濟進入新常態,鋼(gāng)鐵工業(yè)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,轉型升級麵臨更多挑(tiāo)戰等。鋼鐵工業的新(xīn)常態對處於(yú)產業鏈上遊的耐(nài)材工業提出了(le)新要(yào)求、新思維並促生新變化。耐材的性能及應用近年來呈現特(tè)性化、多元化、精細化、高效化和低耗化的(de)特點,耐火原料的(de)發展必須與之相適應,也將(jiāng)向(xiàng)多元化、豐富化、特色化等(děng)新態勢演變。
1 對耐火原料新要求的多元體現
1.1 綠(lǜ)色環保的新要求
1.1.1 滿足潔淨鋼冶(yě)煉(liàn)的要求
潔淨鋼冶(yě)煉對(duì)煉鐵、煉鋼用相關輔料和耐材減少和避(bì)免汙染鐵水、鋼水方麵提(tí)出了新的要(yào)求。研究(jiū)和實踐發現,鋁矽(guī)係耐材對(duì)鋼水會有所汙(wū)染,鎂質材料不汙染,而含有遊離CaO的(de)材料則(zé)非但不汙染,還有潔淨鋼水的作用。為此,有良好抗水化(huà)性的燒結和(hé)電(diàn)熔含遊離CaO的鎂鈣原料受到青睞。
為了減少含碳耐材對(duì)鋼水的增碳汙染,需要降低(dī)碳複合耐材的碳含量。為了消除降碳對抗熱震、抗侵(qīn)蝕等性能的副作用,需要引入彌散化碳源。促進(jìn)了適(shì)合耐火材料用各種納米碳源如炭黑、納米碳管、石墨烯的(de)研發(fā)和生產(chǎn)。
為了減少(shǎo)中間包工作襯對精煉後鋼水的(de)"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(yào)求
鑒於Cr6+有致癌作用,含鉻耐材已被列入限製使用的(de)產品,用低鉻和無鉻新材料取代含鉻材(cái)料勢在(zài)必行。如高性能鎂碳磚、鎂鋁(lǚ)尖晶石(shí)磚、鎂(měi)鋯磚等應用(yòng)於(yú)RH 等精煉爐,可取代傳統的(de)山東鎂鉻磚。
高爐出鐵口用的炮泥普遍采用焦油做結合劑,為減少生(shēng)產和使用過程中(zhōng)對環境的汙染,促使人們開發新的環保(bǎo)型結(jié)合劑。
為了(le)減少傳統矽酸(suān)鋁耐火纖維在生產(chǎn)、加工、使用安裝、用(yòng)後處理等過程對(duì)環境及人體的危害,生物可降解鈣鎂矽係耐火纖維已被開發使用。
1.1.3 滿足鋼鐵工業節能(néng)減排的要求
作為工業爐襯材料,采用節能型(xíng)耐材勢在(zài)必行。近幾年開發和應(yīng)用的有利於節能的新原料有:微孔結構輕質莫來石-質原料、莫來石質中空球、輕量化微孔燒結氧化鋁、CA6-MA 複相輕質骨(gǔ)料、橄欖石輕質料、尖晶石輕質料(liào)、納米孔二氧化矽粉體及其聚合體等。
1.2 發展經濟型(xíng)耐材
目前,與耐火原料產業鏈相關(guān)的耐材行業、鋼鐵工業處於低迷期,低價(jià)中標成為該供應鏈關係的方向標。另一方麵,有的高品位天然礦物原料如高鋁礬土逐漸枯竭,礦石品位下降且品(pǐn)質波動增大,靠原料提高性能(néng)、廉(lián)價原料降(jiàng)低成本的技術配(pèi)置(zhì)路(lù)線逐漸走到盡頭。受此取向的引導,廉價型、經濟型耐火原料和製品將成為大趨勢(shì)。
低消耗是經濟型耐材的主(zhǔ)要發展方向。原料實現低消耗的主要方向是擴大(dà)天然生料、輕燒料、再生料的(de)使用範圍。為(wéi)保證耐材的高溫體(tǐ)積穩定(dìng)性,天然原料多須在高溫下燒結或電熔,使其達到瘠性化,盡(jìn)可能(néng)趨於熱力學(xué)平衡態。這會(huì)導(dǎo)致能耗高,也會造成一(yī)定程度的能力富餘,某種(zhǒng)意義上造成隱形資源和能源浪費。可開(kāi)發和應用(yòng)比傳統燒結溫度有所降低的非(fēi)平衡態原(yuán)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能耗。
已有研究表(biǎo)明,添加一定量天然生料的澆注料有良好的效(xiào)果,生料受熱後分解逸出的氣體形成通道,有助於提高抗爆裂性能。在鋁矽(guī)澆注料中加入生煤(méi)矸石或輕燒煤(méi)矸石,受熱後生成原位莫來石,可提高(gāo)其熱態抗折強度、荷重軟(ruǎn)化溫度,改善抗熱(rè)震性,同時也有助於實(shí)現重質材料的(de)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來(lái)源(yuán)的現狀,人們須重新考量原料和(hé)製品指標的科學性、合理性和適應性,優化原料配(pèi)置,使(shǐ)其更具優良的(de)和有競爭力的性價比。應考慮適當降低某(mǒu)些(xiē)非(fēi)熔體(tǐ)衝刷、侵蝕(shí)部(bù)位所用高鋁質耐材的A12O3 含量和(hé)體積密度,放寬對某(mǒu)些
中低溫部位所用鋁矽質耐(nài)材雜質含量的要求。
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