耐火材料是鋼鐵工業的基礎性(xìng)材(cái)料。耐材工(gōng)業(yè)和鋼鐵工業相互促進,共同發展。隨著我國經濟進入(rù)新常態,鋼鐵工(gōng)業出現了一係列新特征:產能過剩(shèng),盈利能力下降(jiàng),環境資源約束增強,轉型(xíng)升級(jí)麵臨更多挑戰等。鋼鐵工業的新常態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(huà)。耐材的性能及應用近年來呈現特性化、多元化、精細(xì)化、高效化和低耗化的特點,耐火原料的發展(zhǎn)必須與之相適應,也將向(xiàng)多元化、豐富化、特色化等新態勢演變。
1 對耐火原(yuán)料新要求的(de)多元體現
1.1 綠色環保的新要求
1.1.1 滿足潔(jié)淨鋼(gāng)冶煉的要求
潔淨鋼冶煉對煉(liàn)鐵、煉鋼用相(xiàng)關輔料和耐材減少和(hé)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,還有潔(jié)淨鋼水的作用。為此,有(yǒu)良好抗水化性的燒結和電熔含遊離CaO的鎂鈣原(yuán)料受到青睞。
為了減少(shǎo)含碳耐材對鋼(gāng)水的增碳汙染,需要降低碳(tàn)複合耐材的碳含量。為了消除(chú)降碳對抗熱(rè)震(zhèn)、抗侵蝕等性能的副作用(yòng),需要引入彌散(sàn)化碳源。促進(jìn)了適合耐火(huǒ)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。
為了減少中間包工作襯對(duì)精煉後鋼(gāng)水的"回磷"作用,開(kāi)發了低磷或無磷的結合體係。2.1.2 滿足鋼鐵工業"綠色化"的要求
鑒於Cr6+有致(zhì)癌作用,含鉻耐材已被列入限製使用的產品,用低鉻和無鉻新(xīn)材料取代含鉻材料(liào)勢在必行。如高性(xìng)能鎂碳磚、鎂鋁尖晶石磚、鎂鋯磚等應用於RH 等精煉爐(lú),可取代傳統的東(dōng)營鎂鉻磚。
高(gāo)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境的汙染,促使人們開發新的環保型(xíng)結合劑。
為了減少傳統矽酸鋁耐火纖維在生產、加工(gōng)、使(shǐ)用安裝、用後處(chù)理等過程對環境及人體的危害,生物可降解(jiě)鈣鎂矽係耐火纖維已(yǐ)被開發使(shǐ)用。
1.1.3 滿足鋼鐵工業節能減排的要求
作(zuò)為工業爐襯材料,采用節能型耐材勢(shì)在必行。近幾年開發和應用的有利於節能的新原料有:微孔(kǒng)結構輕質(zhì)莫來石-質原料(liào)、莫來石質中空球、輕量化(huà)微孔燒結氧化鋁、CA6-MA 複相輕質骨料、橄欖石輕質料(liào)、尖晶石輕質料、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(mù)前,與耐火原料產業鏈(liàn)相關的耐(nài)材行業、鋼鐵工業處於低迷期,低(dī)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(rán)礦物原(yuán)料如高鋁礬土逐漸枯竭,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(zǒu)到盡頭。受(shòu)此取向(xiàng)的引導,廉價型、經濟型耐火原(yuán)料(liào)和製品將成為大趨勢。
低消(xiāo)耗是經濟(jì)型耐材的主要發(fā)展方向。原料實現低消耗的主要方向是擴大天然生(shēng)料、輕燒料、再生料的使用(yòng)範圍。為保證耐材的高溫體積穩定(dìng)性(xìng),天然原料多須在高溫下燒結或電熔,使其達到瘠(jí)性化,盡可能趨於熱力學平衡態(tài)。這會導致能耗高,也會造成一定程度的能力(lì)富餘(yú),某種意義上造(zào)成隱形資源和(hé)能(néng)源浪費。可開發和應用比傳統燒結溫度有(yǒu)所(suǒ)降低的非平衡態原料,甚至可直接加入一定(dìng)量的天然生料,在(zài)一定程度上降低耐材的能耗。
已有研究表明,添加一定量天然生料的(de)澆注料有良好的效(xiào)果,生料受熱後分解逸出的氣體形(xíng)成通道,有助於提高抗爆裂性能。在鋁矽澆(jiāo)注料中(zhōng)加入生煤矸石或輕燒煤矸石,受熱後生成原位莫來石,可提高其熱態抗折強度、荷重軟化溫度,改善抗熱震性(xìng),同時也有助於實現重質材料的輕(qīng)量化。
麵對高品位礦漸趨枯竭,低品位礦日益(yì)成為主要原料來源的(de)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,優化原料配置,使其更具(jù)優良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A12O3 含量和體積密度(dù),放寬對某些
中低溫部位所用鋁矽質耐材雜質含量的要求(qiú)。
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