耐火材(cái)料是(shì)鋼鐵工業的基礎性材料。耐材工業和鋼鐵工業相互促進,共同發展。隨著(zhe)我國經濟進入新常態(tài),鋼鐵工業出現了一係列新特征:產能過剩,盈利能力下降,環境(jìng)資源約束增強,轉型升級麵臨更多挑戰等。鋼(gāng)鐵工業的新常(cháng)態對處於產業鏈上遊的耐(nài)材工業提出了新要求、新思維並促生新變化。耐材的性能及(jí)應用(yòng)近年來呈現特性化、多元化、精細化、高效化和低耗化的特點,耐火原料(liào)的發展必須與(yǔ)之相適應,也將向(xiàng)多元(yuán)化、豐富化(huà)、特色化等新態勢演變。
1 對耐火原(yuán)料新(xīn)要求的多元體現
1.1 綠色環保的新要求
1.1.1 滿足潔淨鋼冶煉的要求
潔淨鋼冶煉對煉鐵、煉鋼用相關輔料和耐材減少和避免汙染鐵水、鋼(gāng)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(yǒu)遊(yóu)離(lí)CaO的材(cái)料則非但不汙染,還有潔淨(jìng)鋼水的作(zuò)用。為此,有良好抗水(shuǐ)化性的燒結和電熔含遊離CaO的鎂鈣原(yuán)料受到青睞。
為(wéi)了減少(shǎo)含(hán)碳耐材對鋼(gāng)水的(de)增碳汙染,需要降低碳複合耐材的碳含量。為了消除降(jiàng)碳(tàn)對抗熱震、抗侵蝕等性能(néng)的副作(zuò)用,需要引入彌散化碳源。促進了適合耐(nài)火材料用(yòng)各種納米碳源如炭黑(hēi)、納米碳(tàn)管、石墨(mò)烯的研發和(hé)生產。
為(wéi)了減少中間包工作襯對精煉(liàn)後鋼水的"回磷"作用,開發了低磷或無磷的結合體係。2.1.2 滿足鋼鐵(tiě)工業"綠色化"的要求
鑒於Cr6+有致癌作用,含鉻(gè)耐材已被列入限製使用的產品,用低鉻和無鉻新材料取代含鉻材料(liào)勢在必行。如高性能鎂碳(tàn)磚、鎂鋁尖晶石磚(zhuān)、鎂鋯磚(zhuān)等應用於RH 等精煉爐,可取代傳統的湖(hú)北鎂(měi)鉻磚。
高爐出鐵口(kǒu)用的炮泥普遍采用焦油做結合劑,為減少生產和使用過程中對環境(jìng)的汙染,促使人們(men)開發新的環保型結合劑。
為了減(jiǎn)少傳統矽酸鋁耐火纖維在(zài)生產、加(jiā)工、使用安裝、用後(hòu)處理等過程對環境及人體的危害,生(shēng)物可降解鈣鎂矽係耐火纖(xiān)維已被開發使用。
1.1.3 滿足鋼(gāng)鐵工業節能減排的要求
作為工業爐襯材料,采用節能型耐材勢在(zài)必行。近幾(jǐ)年開發和應用(yòng)的有利於節能的新原料有:微孔結構輕質莫來石-質原料、莫來石質中空(kōng)球、輕量化微孔燒結氧化鋁、CA6-MA 複相(xiàng)輕質骨料、橄欖石輕質料、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
目前,與耐火原料產業鏈相關的耐材行業、鋼鐵工業處於(yú)低迷期,低價(jià)中標成為該供應鏈(liàn)關係的方向標。另一方麵,有的高品位天然礦(kuàng)物原料如高鋁礬(fán)土逐漸枯竭,礦石品(pǐn)位(wèi)下降且(qiě)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(pèi)置路線(xiàn)逐漸走到盡頭。受(shòu)此取向的引導,廉價型(xíng)、經濟型耐火原料和製品將成(chéng)為大趨勢。
低消耗(hào)是(shì)經濟型耐(nài)材的主要發展方(fāng)向。原料實現低(dī)消耗的主要方向是擴大天然生(shēng)料、輕(qīng)燒料、再生料的使用範圍(wéi)。為保證耐材的高溫體積穩定性,天然原料多須在高(gāo)溫下燒結或電熔,使其達到瘠性化,盡可能趨於熱力學平衡態。這會導致能耗高,也會造成一定程度的能(néng)力富餘(yú),某種意義上造成隱(yǐn)形資源和能源(yuán)浪費。可開發和應用比傳統燒結溫度有所降低(dī)的非平衡態原料,甚(shèn)至可直接加入一定量的天然生料,在一定程度上降(jiàng)低(dī)耐材的能耗。
已有研究表明,添加(jiā)一定量天然(rán)生(shēng)料的澆(jiāo)注料有良好的效果,生料受熱後分解逸出的氣體(tǐ)形成通道,有助於提高抗爆裂性能。在鋁矽澆注料中(zhōng)加入生煤矸石(shí)或輕(qīng)燒煤矸石,受熱後生成原位(wèi)莫來石,可提高其熱態(tài)抗折強度(dù)、荷重軟化溫度,改(gǎi)善抗熱震性,同(tóng)時也有助於(yú)實現(xiàn)重質材料的輕量化。
麵對高品位礦漸趨枯竭,低品位礦日益成為主要原料來源的現狀,人(rén)們(men)須重新考量原料和製品指標的科學性(xìng)、合理性和適(shì)應性,優化原(yuán)料配置,使其更具優良(liáng)的(de)和有競爭力的性價比(bǐ)。應(yīng)考慮(lǜ)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(liàng)和體積密度,放寬對某些
中低(dī)溫部位所(suǒ)用鋁(lǚ)矽(guī)質耐材(cái)雜質含量的要求。
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