耐火材料是鋼鐵工(gōng)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(tè)征:產能過剩,盈利能力下降,環境資源約束增強,轉型升級麵臨更多挑戰等。鋼鐵工業(yè)的新常(cháng)態對處於產業鏈上遊的耐材工業(yè)提出了新要求、新思維並促生新變(biàn)化。耐材的性能及應(yīng)用近年來呈現特性化、多元化、精細化、高效化和低耗化的特點,耐火原料的發展必須與之相(xiàng)適應,也將向多元化、豐富化、特色化等新態勢演變(biàn)。
1 對耐火原料新要求的多元體現
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(jìng)鋼冶煉對煉鐵、煉鋼用相關輔料和耐材減少和避免汙(wū)染鐵水、鋼水(shuǐ)方麵提(tí)出了新的要求。研(yán)究和(hé)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(bú)汙染,還(hái)有(yǒu)潔淨鋼(gāng)水(shuǐ)的(de)作用。為此,有良好抗(kàng)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(jiǎn)少含碳耐材(cái)對鋼水的增碳汙染,需要降低碳複合耐材的碳含量。為(wéi)了消除降碳對抗(kàng)熱震、抗侵蝕等性能的副作(zuò)用,需要引入彌(mí)散化碳源。促進了適(shì)合(hé)耐火材料(liào)用各種納米碳源如炭黑、納米碳管(guǎn)、石墨烯的研發和生產。
為了減少中間包工作襯對精煉後鋼水(shuǐ)的"回磷"作用,開發了低(dī)磷或無磷的結合體係。2.1.2 滿足鋼(gāng)鐵工業"綠色化"的要求
鑒(jiàn)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(xīn)材料取代含鉻材料勢在必行。如高性(xìng)能鎂碳磚、鎂鋁尖晶石磚、鎂鋯磚等應用於(yú)RH 等精煉爐,可取代傳統的青島鎂鉻磚。
高爐出鐵口用的炮泥普遍(biàn)采用(yòng)焦油做結合劑,為減少生(shēng)產和使用過程中對環(huán)境(jìng)的汙染,促使(shǐ)人們開發新的環保型結合(hé)劑。
為了減少傳統矽酸鋁耐火纖維在生產、加工、使用安裝、用後處(chù)理等過程對環境及人體的危害,生物可降解鈣鎂矽係耐火纖維(wéi)已被開發使用。
1.1.3 滿足鋼鐵工業節能(néng)減排的要求
作為工業爐襯(chèn)材料,采用節能型耐材勢在必行。近幾年開發和應用的有利於節能的新(xīn)原(yuán)料有(yǒu):微孔結構輕質莫來石-質原料、莫來石質中空球、輕量化微(wēi)孔燒結氧化鋁、CA6-MA 複相輕質骨料、橄欖石輕質料、尖晶石輕質料、納米(mǐ)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(huǒ)原料產業鏈相(xiàng)關的耐材行業、鋼鐵工業處於(yú)低迷期,低(dī)價中標(biāo)成(chéng)為(wéi)該供應(yīng)鏈關係的方向標。另一方麵,有(yǒu)的高品(pǐn)位(wèi)天然礦物原料如高鋁礬土逐漸枯竭,礦石品(pǐn)位下降且品質(zhì)波動增大,靠原料提高性能、廉價原料降低成本的技術(shù)配置路線逐漸走到盡頭。受此取向的(de)引導,廉價型(xíng)、經濟型(xíng)耐火原(yuán)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。原料實現低消耗的主要方向是擴大天然生料、輕燒料、再生料的使用範圍(wéi)。為保證耐(nài)材的高溫體積(jī)穩定性,天然原(yuán)料多須在高溫下燒(shāo)結或電(diàn)熔,使其達到瘠性化,盡可能趨於熱力學平衡態。這會(huì)導致能(néng)耗高,也會造成一定程度的能力富餘,某種意義上造成隱形(xíng)資源和能源浪費。可開發(fā)和應(yīng)用比傳統(tǒng)燒結溫度有所降低的非平衡態原料,甚至可直接加入一定量的天然(rán)生(shēng)料,在一定程度上降低(dī)耐材的能耗。
已有研究表明,添加一定量天然生料的澆注(zhù)料有良好(hǎo)的效果,生料受熱後分解逸出(chū)的氣(qì)體(tǐ)形成通道(dào),有助於提高抗爆裂性能。在鋁矽澆注料中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(huà)溫度,改善抗熱震性,同時也有助(zhù)於實(shí)現重(chóng)質(zhì)材(cái)料的(de)輕量化。
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現狀,人們須重新考量原料和(hé)製品指標的科(kē)學性、合理性和適應性,優化原料配置,使其更具優良的和有競爭力的性價(jià)比。應考慮適當降低某些非熔體衝刷、侵蝕部位所用高鋁質(zhì)耐材的A12O3 含量和體積密度(dù),放寬對某些
中低溫部位所(suǒ)用鋁矽質(zhì)耐材雜質含量(liàng)的要求。
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