耐火材料是鋼鐵工業的基礎性材料(liào)。耐材工業和鋼(gāng)鐵工業相互促進,共同(tóng)發展。隨著(zhe)我國經濟進入新常態,鋼鐵(tiě)工業出現了一係列新特征:產(chǎn)能過剩,盈利能力下(xià)降,環境資源約束(shù)增強,轉型升級麵臨更多挑戰等。鋼鐵工業(yè)的新常態對處於產業鏈上遊的耐材(cái)工業提出了新要求、新思維並促生新變化(huà)。耐材的性能(néng)及應用近年來呈現特性(xìng)化、多元化、精細化、高效化和(hé)低(dī)耗化的特點(diǎn),耐火(huǒ)原料的(de)發展必須與之相適(shì)應,也將(jiāng)向多元化、豐富化、特(tè)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,鋁矽係耐材對鋼水(shuǐ)會有所(suǒ)汙染(rǎn),鎂質材料不汙染,而含有遊離CaO的材料則非但(dàn)不汙染(rǎn),還有潔淨鋼水的作用。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(shòu)到青睞。
為了減少(shǎo)含碳(tàn)耐材(cái)對鋼水的增碳汙染,需要降低碳複合耐材的碳含量。為了消除降碳對抗熱震、抗(kàng)侵蝕等性能的副作(zuò)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、石墨烯的研發和生產。
為(wéi)了減少中間包工(gōng)作(zuò)襯對精煉後鋼水的(de)"回磷"作用,開(kāi)發了低磷或無磷(lín)的結合體係。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(nài)材已被列入限製使用的產品(pǐn),用低鉻和無鉻新材(cái)料取代含鉻材料勢在必行。如高性能(néng)鎂碳磚、鎂鋁尖晶石磚、鎂鋯磚等應用於RH 等精煉爐,可(kě)取代傳統的煙台鎂鉻磚。
高爐出鐵口用的炮泥普遍采用焦油做結合劑,為減少生產和使用過程中對環境(jìng)的(de)汙染,促使(shǐ)人們開發新的環保型結合劑。
為了減少傳統矽(guī)酸鋁耐火纖(xiān)維在生產、加工、使用(yòng)安裝、用後處理等(děng)過程(chéng)對環境及(jí)人體的危害,生物可降解鈣鎂矽係耐火纖維已被(bèi)開發使用(yòng)。
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(cái)勢在必行。近幾(jǐ)年開發和應用的有(yǒu)利於節能的新原料有:微孔結構(gòu)輕質莫來石-質原料、莫來石質中(zhōng)空球、輕量化微孔燒結氧化鋁、CA6-MA 複相輕質骨料、橄欖石(shí)輕質料、尖晶(jīng)石輕(qīng)質料、納米孔二氧化矽粉體及其聚合體等。
1.2 發展經濟型耐材
目前,與耐火(huǒ)原料產業鏈(liàn)相關的耐材行業、鋼鐵工業處於低迷(mí)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(wèi)天然礦物(wù)原料如(rú)高鋁礬土逐(zhú)漸枯竭,礦石品位下降且品質波動增大,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。
低消耗是經濟型耐材的主要發展方(fāng)向。原(yuán)料實現低消耗的主(zhǔ)要方向是擴大(dà)天然生料、輕燒料、再生(shēng)料(liào)的使用範圍。為保證耐材的高溫體積穩(wěn)定性,天然原料多須在高溫下燒(shāo)結(jié)或電熔(róng),使其達到瘠性化,盡可能趨於熱力學平衡態。這(zhè)會導致能(néng)耗高(gāo),也會造成一定程度的能力富餘,某種意義上造成隱形資(zī)源和能源浪費。可開發和(hé)應(yīng)用比(bǐ)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天然生料,在一定程度上降低耐材的能耗。
已有研究表明,添加(jiā)一定(dìng)量天然(rán)生料的澆注料有良好的效果,生(shēng)料受熱後分解逸出的氣體形成(chéng)通道,有助於提高抗爆裂性能。在(zài)鋁矽(guī)澆注料中加入生煤矸石或輕燒煤矸石,受(shòu)熱後生成原位莫(mò)來石,可提(tí)高其熱態抗折強度、荷重軟化溫度,改善抗熱震性,同(tóng)時也有(yǒu)助於實現重質材料(liào)的輕量化。
麵對(duì)高品位礦漸趨(qū)枯竭,低品位礦日益成為主要原料(liào)來源的現(xiàn)狀,人(rén)們須重新考(kǎo)量原料和製品指標的科學(xué)性(xìng)、合理性和適應性,優化(huà)原(yuán)料配置,使其更具優良的和有(yǒu)競爭力的性價比。應(yīng)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A12O3 含量和體積密度,放寬對某些
中低溫部位所用鋁(lǚ)矽質耐材雜質(zhì)含量的要(yào)求。
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