耐火材料是鋼鐵工業(yè)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,鋼鐵工業出現了一係列新特征:產能過剩,盈利能力下(xià)降,環境資(zī)源約束增強,轉(zhuǎn)型升級麵臨更多挑戰等。鋼鐵工業的新常態(tài)對處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。耐材的性能及應(yīng)用近年來呈(chéng)現特性化、多元化、精細化、高效(xiào)化和低耗化的特(tè)點,耐火原料的發展必須與之相適應,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(de)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(liàn)的要求
潔淨鋼冶(yě)煉對(duì)煉鐵、煉鋼用相關輔料和(hé)耐材減少和避免汙染鐵水、鋼水方麵提(tí)出了新(xīn)的要求。研究(jiū)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的材料則非但不汙染,還(hái)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的鎂鈣原料受到(dào)青睞。
為了減少含碳耐材對鋼水的增碳汙染(rǎn),需要降低碳複合耐材的碳含量(liàng)。為了消除降碳對抗(kàng)熱震、抗侵蝕等性能的副作用,需要引入彌散化(huà)碳源。促進了適合耐火材料用各種納米碳源(yuán)如炭黑、納米碳管、石墨烯的研發和生產。
為了(le)減少中間包工作襯(chèn)對精煉後鋼(gāng)水的"回磷"作用,開發(fā)了低磷或無磷的結合體係。2.1.2 滿足鋼鐵工業"綠色化(huà)"的要(yào)求
鑒於(yú)Cr6+有致(zhì)癌作用,含鉻耐材已被列入(rù)限製使用的(de)產品,用低鉻和無鉻新材料(liào)取代含鉻材料勢在(zài)必行。如高(gāo)性(xìng)能鎂碳(tàn)磚、鎂鋁尖晶石磚、鎂鋯磚等應用於RH 等精煉爐,可取(qǔ)代傳統的長春鎂鉻磚。
高爐(lú)出鐵口用(yòng)的炮泥普遍采用焦油做結合劑,為減少生產和使用過(guò)程中(zhōng)對環境的汙染,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(lǐ)等過程對環境及人體的危害,生物可(kě)降解鈣鎂(měi)矽係耐火纖(xiān)維(wéi)已被開發使用。
1.1.3 滿足鋼鐵工業節能減排的要求
作為工業(yè)爐襯材(cái)料,采用節能型耐材勢在必(bì)行。近幾年開發和應用的(de)有利於節能的新原(yuán)料有:微孔結構輕質莫來石-質原料、莫來石(shí)質中空球、輕量化微孔燒結氧化鋁、CA6-MA 複相輕質骨料(liào)、橄欖石輕(qīng)質(zhì)料、尖晶石輕質料、納米孔二氧化矽粉體及(jí)其聚合(hé)體等。
1.2 發展經濟型耐材
目前,與耐火原料產業鏈(liàn)相關的耐材(cái)行業、鋼鐵(tiě)工業處於低迷期,低價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(wù)原料如高鋁礬土逐漸枯竭,礦石(shí)品位下降且品質波動增大,靠原料提高(gāo)性能(néng)、廉價原料降低成本的技術配(pèi)置(zhì)路線逐漸走到盡頭(tóu)。受此取向的引導(dǎo),廉(lián)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(xíng)耐材的主要發展方向。原料實現低消耗的主要方(fāng)向是擴大天然生料、輕燒(shāo)料、再生料的使(shǐ)用範圍。為保證耐材的高溫體積穩定性,天然原料多須在高溫下燒結或電熔,使其達到瘠性化,盡(jìn)可(kě)能趨(qū)於熱力學平衡態。這會導致能耗高,也會造成(chéng)一定程度的能力富(fù)餘,某(mǒu)種意義上造成隱形資源(yuán)和能(néng)源浪費。可開發和應用比傳(chuán)統燒結溫度有(yǒu)所降低的非(fēi)平衡態原料,甚至可直接加(jiā)入(rù)一定量的天然生料,在一定程度上降低耐(nài)材的能耗。
已有研究表明,添加一定量天然生料的澆(jiāo)注料有良好的效果,生料受熱後分解逸(yì)出(chū)的(de)氣體形(xíng)成(chéng)通道,有助於提高抗爆裂性能。在鋁矽澆注料中(zhōng)加入(rù)生(shēng)煤矸石(shí)或輕燒煤矸石,受熱後生成原位莫來石,可(kě)提高(gāo)其熱態抗(kàng)折強度、荷重軟化溫度,改善抗熱(rè)震性,同時也有助(zhù)於實(shí)現重質(zhì)材料的輕(qīng)量化。
麵對高品位礦漸(jiàn)趨枯竭,低品位礦日益成為主要(yào)原料來源的現狀,人們須重新考(kǎo)量原料和製品指標的(de)科學性、合理性和適(shì)應性,優化原料配置,使其更具優良的和(hé)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(zhì)耐材的A12O3 含量和(hé)體積密度,放寬對某些
中低溫部位所用鋁矽質耐材(cái)雜質含量的要求。
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