耐火材料是鋼鐵工業的基礎性材料。耐材(cái)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,鋼鐵工業出現了一係列新特征:產能過剩,盈(yíng)利能力下降(jiàng),環境資源約束增強(qiáng),轉(zhuǎn)型升級麵(miàn)臨更多挑戰等。鋼鐵工(gōng)業的新(xīn)常態對處於(yú)產業鏈上遊的耐材工業提出了新要求、新思維並(bìng)促生新變化。耐材的性能及應用近年來呈現特性化、多元(yuán)化、精細化、高(gāo)效化和低(dī)耗化(huà)的特點,耐火原料的發展必須(xū)與之相適應(yīng),也將向多元化、豐富化、特色化等新態勢演變。
1 對耐火原料新要求的多元體(tǐ)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(duì)煉鐵、煉鋼用(yòng)相關輔料和(hé)耐材減少(shǎo)和避免汙(wū)染鐵水、鋼水(shuǐ)方麵提出了新的要求。研究(jiū)和實踐發現,鋁(lǚ)矽係耐材對鋼水會有所汙染,鎂質材料不汙染(rǎn),而含有(yǒu)遊離CaO的材料則(zé)非但不汙染(rǎn),還有潔淨鋼水的作用。為(wéi)此,有良好(hǎo)抗水化性的燒結和電熔含遊離CaO的鎂鈣原料受(shòu)到青睞。
為(wéi)了減少含碳(tàn)耐材對鋼水的增(zēng)碳汙染,需要降低碳複合耐材的碳含量。為(wéi)了消除降碳對抗熱震、抗侵蝕等性能的副作用,需要引(yǐn)入彌散化碳源。促進了(le)適合(hé)耐火材料用各種(zhǒng)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(shǎo)中間包工作襯對精煉後鋼水的"回(huí)磷"作用,開發了低磷或無磷的結合體係(xì)。2.1.2 滿足鋼鐵工業(yè)"綠色化(huà)"的要求
鑒於Cr6+有致癌作用,含(hán)鉻耐材已被列入限製使用的產品,用低鉻(gè)和無鉻新材料取代含鉻材料勢在必行。如高性能鎂碳磚、鎂鋁尖晶(jīng)石磚、鎂鋯磚等應用於RH 等精煉爐,可取代傳統的濰坊鎂鉻磚(zhuān)。
高爐出鐵口用的炮泥普遍采用焦油(yóu)做結合劑,為減少生產和使用過程中對環(huán)境的汙染(rǎn),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、用後處理等過程對環境及人體的危害,生物可降(jiàng)解鈣鎂矽係(xì)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,采用節能型耐(nài)材勢在必行。近幾年開發和(hé)應用的有利於節能的新原料有:微孔結(jié)構輕質莫來石-質原料、莫(mò)來石質中空球、輕量化微孔燒(shāo)結氧(yǎng)化鋁、CA6-MA 複相輕質骨料、橄欖石輕質料、尖晶石輕質料、納米孔二氧化矽粉(fěn)體及其聚合體等。
1.2 發展經(jīng)濟型耐(nài)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(dī)價中標成(chéng)為該供應鏈關係的方向標。另一方麵,有的高品位(wèi)天然礦物原料如高鋁礬土逐漸(jiàn)枯竭,礦(kuàng)石品位下降且品質波動增大,靠原料提高性(xìng)能、廉價原料(liào)降低成本的技術配置路線逐漸走到(dào)盡頭。受(shòu)此取向的引導,廉價型、經濟型(xíng)耐火原料和製品將成為大趨勢。
低消耗是經濟型耐材的(de)主要發展方(fāng)向。原料實現低消耗的主要方向是擴大天然生料(liào)、輕燒料、再生料的(de)使用範圍。為保證耐材的高溫(wēn)體積穩定性,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(héng)態。這(zhè)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(néng)源浪費。可開(kāi)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(liàng)的天然生料(liào),在(zài)一定程度上降低耐材的能耗。
已有研究表明,添加(jiā)一定量天然生料的澆注料有良(liáng)好的效果,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。在鋁矽澆注料(liào)中加入生煤矸石或輕燒煤(méi)矸石,受熱後生(shēng)成原位(wèi)莫來石,可(kě)提高其熱態抗折強度、荷重(chóng)軟化溫(wēn)度,改善抗熱震性,同時也有助於實現重質材料的輕量化。
麵對高品位礦(kuàng)漸趨枯竭,低品(pǐn)位礦(kuàng)日益成為主要原料(liào)來源的現狀,人們須重新考量原料和製品指標的科學性(xìng)、合理性和適應性,優化原料配(pèi)置,使其(qí)更具優良(liáng)的和有競爭力的(de)性價比。應考慮適(shì)當降低某些非熔體衝(chōng)刷、侵蝕(shí)部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量的(de)要求。
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