耐(nài)火材料(liào)是鋼鐵工業的基礎性材料。耐材工業和鋼鐵工(gōng)業相互促進,共同發展。隨著我國經濟進入新(xīn)常態,鋼鐵工業(yè)出(chū)現了(le)一係列新(xīn)特征:產能過剩,盈利能力下降,環境資源約(yuē)束增強(qiáng),轉型升級麵臨更多挑戰等(děng)。鋼鐵工業的新常態對處於產業鏈上遊的耐材工業提(tí)出了新要求、新思維並促生新變化。耐材(cái)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(de)特點,耐火原料的發展(zhǎn)必須與之相適應,也將向多元化、豐(fēng)富化、特色化等新態勢演變。
1 對耐火原料(liào)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)淨鋼冶煉的要求
潔淨鋼(gāng)冶煉對煉鐵、煉鋼用相關(guān)輔料和耐材減少和避免汙染鐵水、鋼水方麵提出了新(xīn)的要求。研究和實踐發現,鋁矽係耐材對鋼水會(huì)有(yǒu)所汙染,鎂質材(cái)料(liào)不汙染(rǎn),而含有遊離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(xìng)的燒結和(hé)電(diàn)熔含遊離CaO的鎂鈣原料(liào)受到(dào)青睞。
為了減少含碳耐(nài)材(cái)對鋼水的增碳(tàn)汙染,需要降低碳複合(hé)耐材的碳含量。為了(le)消除降碳對抗熱震、抗侵蝕等(děng)性(xìng)能的副作用,需要引入彌散化碳源。促進(jìn)了適合耐火材(cái)料用(yòng)各種納米碳源如(rú)炭黑、納米碳管、石墨烯的研發和生產。
為了減少中(zhōng)間包(bāo)工作襯(chèn)對精煉後鋼水的"回磷"作用,開(kāi)發了(le)低磷或無(wú)磷的結合體係。2.1.2 滿足鋼鐵(tiě)工業"綠色化"的要求
鑒於(yú)Cr6+有致癌(ái)作用,含鉻耐材(cái)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(háng)。如(rú)高性能鎂碳(tàn)磚(zhuān)、鎂鋁尖晶石磚、鎂鋯磚等應用於RH 等精煉爐,可取代傳統的上海鎂鉻磚。
高爐出鐵口用的(de)炮泥普遍采(cǎi)用(yòng)焦油做結合劑,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(bǎo)型結合劑。
為了減少(shǎo)傳統矽酸鋁耐火纖維在生產、加工、使(shǐ)用安裝、用後處理等過程對(duì)環境(jìng)及人體的(de)危害(hài),生物可降解鈣鎂矽(guī)係(xì)耐火纖維已被開發使用。
1.1.3 滿足鋼鐵工業節能減(jiǎn)排的要求
作為工業爐襯材料,采用節能型耐(nài)材勢在必行。近幾年開發和(hé)應用的有利於節能的新原(yuán)料有:微孔結構輕質莫(mò)來石-質原料、莫來(lái)石質中空球、輕量化微孔燒結氧化鋁、CA6-MA 複相輕(qīng)質骨(gǔ)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(nài)火原料產業鏈相(xiàng)關的耐材行業、鋼鐵工業處於(yú)低迷(mí)期,低價中標成為(wéi)該供應鏈(liàn)關係的方向標。另(lìng)一(yī)方麵,有的高品位天然礦物原料如(rú)高鋁(lǚ)礬土逐漸枯竭,礦石(shí)品位下降且品質波動增大,靠原料提高性能、廉(lián)價原料降低成(chéng)本的技術配置路線逐漸走到盡(jìn)頭。受此取向的引導,廉價型、經濟(jì)型耐火原料和製品將成(chéng)為大趨勢(shì)。
低消耗是經濟型耐材的主要發展方(fāng)向。原料實現低消耗的主(zhǔ)要方向是擴大(dà)天然生料(liào)、輕燒料、再生料的使用範圍。為保證耐材(cái)的高溫體積穩定性(xìng),天然原料多須在高溫下燒結或(huò)電熔,使其達到瘠(jí)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力富餘(yú),某種意義上(shàng)造成隱形資源(yuán)和能源浪費。可開發和應用比傳統燒結溫度有所降低的非(fēi)平衡態原料,甚至可直接加入一定量的天然生料,在一定程度上降低耐材的能耗。
已有研(yán)究表明,添加一定量天(tiān)然生料的(de)澆注(zhù)料(liào)有良好的效果,生料受熱後分解逸出的氣體形成通道,有助於提高抗(kàng)爆裂性能。在(zài)鋁矽澆注料中加入生煤矸石或輕燒(shāo)煤矸石,受熱後生成原位(wèi)莫來(lái)石,可提高其熱態抗折(shé)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,低品位礦日益成為主要原料來源的現狀,人們須(xū)重新考量原(yuán)料和製品指標的科(kē)學性(xìng)、合(hé)理性(xìng)和適應性,優化(huà)原料配置,使其更具(jù)優(yōu)良(liáng)的(de)和有競爭力的(de)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耐材的A12O3 含量和體積密度,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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