耐火材料是(shì)鋼鐵工業的(de)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,鋼鐵工業出現了(le)一係列新(xīn)特征:產能過(guò)剩,盈利能力下(xià)降(jiàng),環(huán)境資源約束增強,轉型升級麵臨更多挑戰等。鋼鐵工業的(de)新(xīn)常態對(duì)處於產業鏈(liàn)上遊的耐材工業提出了新要求、新(xīn)思維並促(cù)生新變化。耐材(cái)的性能及應用近年(nián)來呈(chéng)現特(tè)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(yǔ)之相適應,也將向多元化、豐富化(huà)、特色化等新態勢演變。
1 對耐火(huǒ)原料新要求(qiú)的多元體現
1.1 綠色環保的新要求
1.1.1 滿足潔淨鋼冶煉的要求
潔淨鋼冶煉對煉鐵、煉鋼(gāng)用相關輔料和耐材減(jiǎn)少和避免汙染鐵水、鋼水方麵提出了新的要求。研究和實(shí)踐發現,鋁矽係耐材對鋼水會有所汙染,鎂質材料不汙染,而含有遊離CaO的材料則非但不汙(wū)染,還有潔淨鋼(gāng)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(shǎo)含碳耐(nài)材對(duì)鋼水(shuǐ)的增碳汙染,需要降低碳複合耐材的碳含量。為了消除降碳對抗熱震、抗侵蝕等性能的(de)副作用,需要引入彌散化碳源。促進了適合耐火材料用各(gè)種納米碳源如炭黑、納米碳管、石墨烯的(de)研發和生產。
為了減少中間包工作襯對精煉(liàn)後鋼水的(de)"回磷"作用,開發了低磷或無磷(lín)的結合體係。2.1.2 滿足(zú)鋼鐵工業(yè)"綠色化"的要求
鑒於Cr6+有致癌作用,含鉻耐材已被列入限製使(shǐ)用的產品,用低鉻和無鉻(gè)新材料取代(dài)含鉻材料勢在必(bì)行。如高性能鎂碳磚、鎂鋁尖晶石磚、鎂鋯磚等應用於RH 等精煉爐,可取代傳統的沈陽鎂鉻磚。
高爐出鐵口用的炮泥普遍采用焦油(yóu)做結合劑,為減(jiǎn)少生產和(hé)使用過程中對環(huán)境的汙染,促使人們開發新的環保型結合劑(jì)。
為了減少傳統矽酸鋁耐火纖(xiān)維在生產、加工、使用安裝、用後處理等過程對環境及(jí)人體的危害,生物可降解(jiě)鈣鎂矽係耐火纖維已被開發使用。
1.1.3 滿(mǎn)足鋼鐵工業節能減排的要求
作為工業爐襯材料,采用節能型耐材勢在(zài)必行(háng)。近幾年開發和應用的有利於節能的新原料有:微孔(kǒng)結構輕質莫(mò)來石-質原料、莫來石質中空(kōng)球、輕量(liàng)化微孔燒結氧化鋁、CA6-MA 複相輕質骨料、橄欖石輕質料、尖晶石輕質料(liào)、納米孔二氧化矽粉體及(jí)其聚合體等。
1.2 發展經濟型耐材
目前,與耐火原料產業(yè)鏈相關的耐材行業(yè)、鋼鐵工業處於低(dī)迷期,低價中標成為該供應鏈(liàn)關係的方向標。另一方麵,有的高品位天(tiān)然礦(kuàng)物原料如高鋁礬(fán)土逐(zhú)漸枯竭,礦石品位下(xià)降且品質波動增大(dà),靠原料提高性能、廉價原料降低成(chéng)本的技術配置路線逐漸走(zǒu)到盡頭。受此取向的引(yǐn)導,廉價型、經濟型耐火原料和製品將成為大趨勢。
低消(xiāo)耗是經濟型耐材的主要發展方向。原料實現低消耗的主要方向是擴(kuò)大天然生料、輕燒料、再生料的使(shǐ)用範圍。為(wéi)保證耐材的(de)高溫體積(jī)穩(wěn)定性,天然原料多須在高溫下燒結或電熔,使其達到瘠性化,盡可能趨於熱力學平衡態。這會導(dǎo)致(zhì)能耗高,也會造成一定程度的(de)能力富餘,某種意義上造成隱形資源和能源浪費。可開發和應用(yòng)比傳統燒結溫度有所(suǒ)降低的非平衡態原料,甚至可直接加入一(yī)定量的天然生料,在(zài)一定程度(dù)上降低耐材的能耗。
已有研究表明,添加一定量天然生料的(de)澆注料有良好的效果,生料受熱後分解逸出的氣體形成通道(dào),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燒煤矸石,受熱後生成原位莫來石,可提高其熱態抗折強度(dù)、荷重軟化溫度,改善抗熱震性,同時也(yě)有助於實現重質材料的輕量化。
麵對高品位礦漸趨枯竭,低品位礦日益成為主要原料來源(yuán)的現狀,人(rén)們須(xū)重新考(kǎo)量原料和(hé)製(zhì)品指標的科(kē)學性、合理性和適應性,優化原料配置,使其(qí)更具優良的和有競爭力的性(xìng)價比。應考慮適當降低某些非熔體衝刷、侵蝕部(bù)位所用高鋁質耐材的A12O3 含量和體積密度,放寬對某些
中低溫部位所用鋁矽質耐材雜質含(hán)量的要求。
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