耐火材料是鋼鐵工業的基礎性材料。耐材工(gōng)業和鋼鐵工業相互促進,共同發展(zhǎn)。隨著我國經(jīng)濟進(jìn)入新常態,鋼鐵工業出(chū)現了一係列(liè)新特(tè)征:產能過剩,盈利能力下降,環境資源約束增強,轉(zhuǎn)型升級麵臨更(gèng)多挑戰等。鋼鐵(tiě)工業的新常態對處(chù)於產業鏈上(shàng)遊的耐材工業提出了新要求、新思維並促(cù)生新變化(huà)。耐材的性(xìng)能及應用近年來呈現特性化、多元化、精(jīng)細化、高效化(huà)和低耗化的特點(diǎn),耐火原(yuán)料的發展必(bì)須與之相適應(yīng),也將向多元化、豐富化、特色化等新態(tài)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 滿足潔淨鋼冶煉的要求
潔(jié)淨(jìng)鋼(gāng)冶煉對(duì)煉鐵、煉鋼(gāng)用相關輔料和耐材(cái)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(duì)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(yǒu)潔淨鋼水的(de)作用。為此,有良好(hǎo)抗水化性的燒結和電熔含遊離CaO的鎂鈣原料受到青睞。
為了減少含碳(tàn)耐材對鋼水的增(zēng)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(rè)震、抗侵蝕等性能的副(fù)作用,需(xū)要引入彌散化碳源。促進了適(shì)合耐火材料用各種納米碳源如炭黑、納米碳管、石墨烯(xī)的研發(fā)和生產。
為了減少中(zhōng)間包工作襯對精煉後(hòu)鋼水的(de)"回磷"作(zuò)用,開(kāi)發(fā)了低磷或無磷的結合體係(xì)。2.1.2 滿足鋼鐵工業"綠色化"的(de)要求
鑒於Cr6+有致癌作用,含鉻耐材(cái)已被(bèi)列入限製使用的產品(pǐn),用低鉻和無鉻新材料取代含鉻材料勢在必行。如高性能鎂碳磚、鎂鋁尖晶石(shí)磚、鎂鋯磚(zhuān)等應用於RH 等精煉爐,可取代(dài)傳(chuán)統(tǒng)的邯鄲(dān)鎂鉻磚。
高爐出鐵口用(yòng)的炮泥普遍采用(yòng)焦油做結合劑(jì),為減少生產和(hé)使用過程中對(duì)環境的汙染,促使人們開發新的環保型結合劑。
為(wéi)了減少傳統矽酸鋁耐火纖維在生產、加工、使(shǐ)用安裝、用後處理等過程(chéng)對環境及人體的危害,生物可降(jiàng)解鈣鎂矽係耐火纖維已被開發使用。
1.1.3 滿足鋼鐵工業節能減排的要(yào)求
作為工業爐襯材料,采用節能型(xíng)耐材勢在必行。近幾年開發和應用的有利於節能的新原料(liào)有:微(wēi)孔結構輕(qīng)質莫來石-質原料、莫來石質中空球、輕量化微孔燒結(jié)氧化鋁、CA6-MA 複相輕質骨料、橄欖石(shí)輕質料、尖晶石輕質料、納米孔二氧化矽粉體及其聚合體等(děng)。
1.2 發展經濟型耐材
目前,與耐火原料產業鏈相關的耐材行(háng)業、鋼鐵工業處於低迷期,低價中標成為該供應(yīng)鏈關係的方向標。另一方麵,有的高品位(wèi)天然礦物原料如高鋁礬土逐漸枯(kū)竭,礦石(shí)品位下降(jiàng)且品質波動增(zēng)大(dà),靠原料(liào)提高性能、廉價原(yuán)料降低成本的技術配置路線逐漸走到盡頭。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(de)主要發展方向。原(yuán)料實現低消耗的主要方向是擴大天然生料、輕燒(shāo)料、再生料的(de)使用範圍。為保證耐材的高溫(wēn)體(tǐ)積穩定性,天然原料多(duō)須在高溫下燒結或電熔,使其達(dá)到(dào)瘠性化,盡可能(néng)趨於熱力學(xué)平衡態。這會導致能耗(hào)高(gāo),也會造成(chéng)一定程度的能力富(fù)餘(yú),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(liào),甚至可直接加(jiā)入一定量(liàng)的(de)天然生料,在一定程度上(shàng)降低耐材的能耗。
已有研究表明,添加一定量天然生料的澆注料有良好的效果,生料(liào)受熱(rè)後分解逸出的氣體形成通(tōng)道,有助於提高抗爆裂性能。在鋁矽澆(jiāo)注料中加入生(shēng)煤矸石或輕燒煤矸石,受熱後生成原位莫來(lái)石,可提(tí)高其熱態抗折強度、荷(hé)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量化(huà)。
麵對高品位礦漸趨枯竭,低品位礦日益成為主(zhǔ)要原料來源的現狀,人們須(xū)重新考量原料和製(zhì)品指標的科學性、合(hé)理性和適應性(xìng),優化原料配置,使(shǐ)其更具優良的和有(yǒu)競爭力的性價比。應考慮適當降低某些非(fēi)熔體(tǐ)衝刷、侵(qīn)蝕部位所用(yòng)高鋁質(zhì)耐材的(de)A12O3 含量和體(tǐ)積(jī)密度,放寬對某些
中低溫部(bù)位所用鋁矽質耐材雜質含量的要求。
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