耐火(huǒ)材料是(shì)鋼鐵工業的基礎性(xìng)材料。耐材工業和鋼鐵工業相互促進,共同發展(zhǎn)。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(chǎn)能過剩,盈利能力下降,環境(jìng)資源約束(shù)增(zēng)強,轉型升(shēng)級麵臨更多挑(tiāo)戰等。鋼鐵工業的新常(cháng)態對處於產業(yè)鏈(liàn)上遊的耐材工業提出(chū)了新要(yào)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(huà)、多元化(huà)、精(jīng)細化、高效(xiào)化和(hé)低耗化的特點,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多元體現
1.1 綠色(sè)環保的新要求
1.1.1 滿(mǎn)足潔淨鋼冶煉的要求
潔淨(jìng)鋼冶煉對煉鐵、煉鋼用相關輔(fǔ)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,鋁矽係耐材對鋼水會有(yǒu)所汙染,鎂質材料不汙染,而含有遊離CaO的材料則(zé)非但不汙染,還有潔淨鋼水的作用。為此,有良好(hǎo)抗水化性(xìng)的燒結和電熔含遊離CaO的鎂(měi)鈣原料(liào)受到青睞。
為了減少含碳耐材對(duì)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、抗侵蝕等性能的副作用,需要引入彌散化碳源。促進了適合耐(nài)火材料用(yòng)各種納米碳(tàn)源如炭黑、納米碳管、石墨烯(xī)的研發和生產。
為了減少中間包工作襯(chèn)對精(jīng)煉(liàn)後鋼水的"回磷(lín)"作用,開發了低磷或無磷的結合體(tǐ)係。2.1.2 滿足鋼鐵工業"綠色化"的要(yào)求
鑒於Cr6+有致癌作用,含鉻耐材已被列入限製使用的產(chǎn)品,用低鉻和無鉻新材料取(qǔ)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(yīng)用於RH 等精煉爐,可取代傳統(tǒng)的大連鎂鉻磚。
高爐出鐵口用的炮泥普遍采用焦(jiāo)油做結合劑,為減少生產和使(shǐ)用過程中對環境的汙染,促(cù)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(xiān)維在生產、加工、使用(yòng)安裝、用後處理等過(guò)程對環境及人體的危害,生物可降解鈣鎂矽係耐火纖(xiān)維已被開發使用。
1.1.3 滿(mǎn)足(zú)鋼鐵工業節能減排的要(yào)求(qiú)
作為工業爐襯材料,采用節能型耐材勢在必行。近幾年開發和應(yīng)用的有利於節能的新(xīn)原料有:微(wēi)孔結構輕質莫來石-質原料、莫來石質中空球、輕量化微孔燒結氧化鋁、CA6-MA 複相輕質骨料、橄欖石輕質料、尖晶石輕質(zhì)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(cái)
目前,與耐火原料(liào)產業鏈相關的耐材行業、鋼鐵工業處於低迷期,低價中標成(chéng)為該供應鏈關係的方向標。另一(yī)方麵(miàn),有的高品位天然礦物原料如高鋁礬土(tǔ)逐漸枯竭,礦石品位下降且品質波動增大,靠原(yuán)料提高(gāo)性能、廉價原料降低成本的技術配置路線逐漸走到盡(jìn)頭(tóu)。受此取(qǔ)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向。原料實現(xiàn)低消耗的主要方向是擴大天然(rán)生料(liào)、輕(qīng)燒料、再生(shēng)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(xū)在高溫下燒結或電熔,使其達到瘠性化,盡可能趨於(yú)熱力學平衡(héng)態。這會導致能耗高,也(yě)會造成一定程度的能力富(fù)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(kě)直接加入一定量的(de)天(tiān)然生料,在一定程度上降低耐材的能耗。
已有(yǒu)研究表明,添加一定量天然生料的澆(jiāo)注料有良好(hǎo)的效果,生料受熱後分解逸出的氣體(tǐ)形成通道,有助(zhù)於提(tí)高抗爆裂性能。在鋁矽澆注料中(zhōng)加入生煤矸石或輕燒煤矸石,受熱後生成原位莫(mò)來石,可提高其熱態抗折(shé)強度、荷重軟化溫度,改善抗熱震性,同時也(yě)有助於實現重質材(cái)料的輕量化。
麵對高品位礦漸(jiàn)趨(qū)枯(kū)竭(jié),低品位礦日益成為主(zhǔ)要原料來源的(de)現狀,人們須重(chóng)新(xīn)考量原料和(hé)製品(pǐn)指(zhǐ)標(biāo)的科學性、合理性和適應性,優化原料配置,使其(qí)更具優良(liáng)的和有(yǒu)競爭力的性價比。應考慮適(shì)當降低某些非熔體衝刷、侵蝕部位所(suǒ)用高鋁質耐材的A12O3 含量和體積(jī)密度,放寬對某些
中低溫部位所用鋁矽質耐材雜質含量的要求。
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