耐火材料是鋼(gāng)鐵工業的基礎性材料(liào)。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)鐵工業出(chū)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(zhuǎn)型(xíng)升級麵臨更多挑戰等。鋼鐵工業的新常態對處(chù)於產業鏈上遊的耐材工業提出了新要求、新思維並促生新變化。耐材(cái)的性能及應用近年來呈現特性化、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現
1.1 綠(lǜ)色環保的新要(yào)求
1.1.1 滿足潔淨鋼冶煉的要求
潔淨鋼冶煉對煉鐵、煉鋼用相關輔料和耐材減少和避免汙(wū)染鐵水、鋼水方麵提出了新的(de)要求。研究和實踐發現,鋁矽係(xì)耐材對(duì)鋼水會有所汙染,鎂質材料不汙(wū)染,而含有(yǒu)遊離CaO的材料則非但不汙染,還有潔淨鋼水的作用。為此,有良好抗(kàng)水化性(xìng)的燒結和電熔含遊離CaO的(de)鎂鈣原料受到青(qīng)睞。
為了減少含碳耐材對(duì)鋼水的增碳汙染,需要(yào)降低碳複合耐材的碳含量。為了(le)消除降(jiàng)碳對抗熱震、抗侵蝕等性能的副作用,需要引入彌散化碳源(yuán)。促進了適合耐火材料用(yòng)各種(zhǒng)納米碳源如炭(tàn)黑、納米碳管、石墨烯的研發和生產。
為了減少中間包工作襯對精煉後鋼水的"回磷"作用,開(kāi)發了低磷或無磷的結合體係。2.1.2 滿足鋼鐵工(gōng)業"綠(lǜ)色(sè)化"的要求
鑒於Cr6+有(yǒu)致癌作用,含鉻耐材已被列入(rù)限製使用(yòng)的(de)產品,用低鉻和無鉻新材料取代含鉻材料勢在必(bì)行。如高性能鎂碳磚、鎂鋁尖晶石磚、鎂鋯磚等應用(yòng)於RH 等精煉爐(lú),可取代傳統的威(wēi)海鎂鉻磚。
高爐出鐵(tiě)口用的炮泥普遍采用焦油做結合劑,為減少生產和使用過程中對環境(jìng)的汙染,促使人(rén)們開發新(xīn)的環保型結合劑。
為了減少(shǎo)傳統矽酸鋁耐火(huǒ)纖維在生產、加(jiā)工、使用安裝、用後處理等過程對環境及人體的危害(hài),生物可(kě)降解鈣鎂矽係耐火纖維已被開發使用(yòng)。
1.1.3 滿足鋼鐵(tiě)工業(yè)節能減排的要求
作為工業爐襯(chèn)材料,采(cǎi)用節能型耐材勢在必行。近幾年開發和應用的有利於節(jiē)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(qīng)量化微孔燒結(jié)氧化鋁(lǚ)、CA6-MA 複相輕(qīng)質骨料、橄欖石輕質料、尖晶石輕質料、納米孔二氧化矽粉體(tǐ)及其聚合體等。
1.2 發(fā)展經(jīng)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(gòng)應鏈(liàn)關係的方(fāng)向標(biāo)。另一方麵(miàn),有的高品位天然礦物原料如高(gāo)鋁礬(fán)土逐漸(jiàn)枯竭,礦石品位下降且(qiě)品質波動增大,靠原料提高性能、廉價原料降低成本的技術配置路線逐漸走到盡頭。受(shòu)此(cǐ)取向的引導,廉價(jià)型、經(jīng)濟型耐火原料和製品將成為大趨勢。
低消耗是經濟型耐材(cái)的主要發展方向。原料實現低消耗的主要方向是擴大(dà)天(tiān)然生料(liào)、輕燒料、再(zài)生料的使用範圍。為保證耐材(cái)的高(gāo)溫體(tǐ)積穩定性,天然原料(liào)多須在高溫下燒(shāo)結或電熔,使其達到瘠性(xìng)化,盡可能趨於熱力學平衡態。這會導致能耗高,也(yě)會(huì)造(zào)成(chéng)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(chéng)度上降低耐(nài)材的能耗。
已有研(yán)究表明,添加一定量天然生料的澆注料有良好(hǎo)的效果,生料(liào)受熱後分解逸出的氣體形成通道,有助於提高抗爆裂性能。在鋁矽澆注料中(zhōng)加入生煤矸(gān)石或輕燒(shāo)煤矸石(shí),受熱後(hòu)生成原位莫來石,可提高其(qí)熱態抗折強度(dù)、荷重軟化溫度,改(gǎi)善抗熱震性,同時也有助於實現(xiàn)重質材料的輕量化。
麵對高品(pǐn)位礦漸趨枯竭,低品位礦(kuàng)日益成為主要原料來源的現狀,人們須重新考量原料和製品指標(biāo)的科學性(xìng)、合理性(xìng)和適應性,優化原料配置,使其更具優良(liáng)的和有競爭力的性價比。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的(de)A12O3 含量和體積密度,放寬對某些
中低溫部(bù)位所(suǒ)用鋁矽質耐材雜質(zhì)含量的要求。
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