耐火材料是鋼鐵工業的基礎性(xìng)材料。耐材工業和鋼鐵工(gōng)業(yè)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(néng)力下降,環境(jìng)資源約束增強,轉(zhuǎn)型升級麵臨更多挑戰等。鋼鐵工業的新常態對處於產業鏈上遊的耐材工業提出了新要求、新思維(wéi)並促生新變化。耐材的(de)性能(néng)及應用近年來(lái)呈現特性(xìng)化、多元化、精細化、高效化和低耗化的特點,耐火原料的發展必須與之相適應,也將向多元化、豐富化、特(tè)色化等新態勢演(yǎn)變。
1 對耐火原料新要求的多元體現
1.1 綠色環(huán)保的新要求
1.1.1 滿足潔淨鋼冶(yě)煉的要求
潔淨鋼冶煉對(duì)煉鐵、煉鋼(gāng)用相(xiàng)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(hé)實踐發現,鋁矽係耐材(cái)對鋼水(shuǐ)會有所汙染,鎂質材料不汙染(rǎn),而含(hán)有遊(yóu)離CaO的材料則非但不汙染,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的鎂鈣原料受到青睞。
為了減少含碳耐材對鋼水的增碳汙染,需要降低碳複合(hé)耐(nài)材的碳含量。為了消除降碳對抗熱震、抗侵蝕(shí)等性能的副作用,需要引入彌散化碳源(yuán)。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(chǎn)。
為了減少中間包工作襯(chèn)對精煉後鋼水的"回磷(lín)"作用,開發(fā)了(le)低(dī)磷或無磷的結合體係。2.1.2 滿足鋼鐵工業"綠色化"的要求(qiú)
鑒於Cr6+有致癌(ái)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)材料取代含鉻材料勢在(zài)必行。如高性能鎂碳磚、鎂鋁尖晶石磚、鎂鋯磚(zhuān)等(děng)應用於RH 等精煉爐,可(kě)取代傳統的黑龍江鎂鉻(gè)磚。
高爐出鐵口用的炮泥普遍采用焦油做結合劑,為(wéi)減少生產(chǎn)和(hé)使用過程中(zhōng)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、使用安(ān)裝(zhuāng)、用後(hòu)處理等過程對環境及人體的危害(hài),生物可降解鈣鎂矽(guī)係耐火纖維已(yǐ)被開發使用。
1.1.3 滿足鋼鐵工業節能減排的要求
作為工業爐(lú)襯(chèn)材料,采用節能型耐材勢在必行。近幾年開發(fā)和應用的有利於節能的新(xīn)原料(liào)有:微孔結構輕質莫來石(shí)-質原料、莫來石質中空球、輕量化微孔燒結氧化(huà)鋁、CA6-MA 複相輕(qīng)質骨料、橄欖石輕質(zhì)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(cái)
目(mù)前,與耐火原料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(yīng)鏈(liàn)關係的方向標(biāo)。另一(yī)方麵,有的高品位天然礦物原料如高鋁(lǚ)礬土逐漸枯竭,礦石品(pǐn)位下降(jiàng)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(xíng)、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(yào)發(fā)展方(fāng)向。原料實(shí)現低消耗的主(zhǔ)要方向(xiàng)是擴大(dà)天然生料、輕燒料、再生料的使用範圍。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(róng),使其達到瘠性化,盡可能趨於熱力學平衡態(tài)。這會導致能耗(hào)高,也會造成一(yī)定程度的能力富餘,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(suǒ)降低的(de)非平衡(héng)態原料,甚至可直接加入一定(dìng)量的天(tiān)然生(shēng)料,在一定程度上降低(dī)耐材的能耗。
已有研究表明,添加一定量天(tiān)然生料的澆注料有良好(hǎo)的效果,生料受熱後分解逸(yì)出的氣體形成通道(dào),有助於提高抗爆(bào)裂性(xìng)能。在鋁矽澆注料(liào)中(zhōng)加入(rù)生煤矸石或輕燒煤矸石,受熱(rè)後生成原位莫來石,可提高其熱態抗折強度、荷(hé)重軟化溫(wēn)度,改善抗熱震性,同時也有助於實(shí)現重質材料的輕(qīng)量化。
麵對高品位礦漸趨枯竭(jié),低品(pǐn)位礦日益成為主要原料來源的現狀,人們須重新考量原(yuán)料和製(zhì)品指標的科學性、合理性和適應性,優化原(yuán)料配置,使其更具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,放寬對某些
中低溫部(bù)位所用鋁(lǚ)矽質耐材雜質含量的要求。
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