耐火材料是鋼(gāng)鐵(tiě)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(zhǎn)。隨著(zhe)我國經(jīng)濟進入新常態,鋼鐵(tiě)工(gōng)業出現了一係列新特征:產(chǎn)能過剩,盈利能力下降,環境資(zī)源約(yuē)束增強,轉型升級麵臨更(gèng)多挑戰等。鋼鐵工業的新常態對(duì)處於產業鏈上遊的耐材工業提出了新要求(qiú)、新思維並促生新變化。耐材的性能及(jí)應用近年來呈現特性化(huà)、多元化、精細化、高效化和低耗化的(de)特點,耐火原(yuán)料的發展必須與之相適應,也將向多元化、豐富化、特(tè)色(sè)化等新態勢演變。
1 對耐火原料新要求的多元體現
1.1 綠色環保的(de)新要求
1.1.1 滿足潔淨鋼冶煉的要求(qiú)
潔淨鋼冶煉對煉鐵、煉鋼用相關輔料和耐材減少和避免(miǎn)汙染鐵水、鋼水方(fāng)麵提出了新(xīn)的要求。研究和實踐發現,鋁(lǚ)矽係耐材對鋼水會有所(suǒ)汙染,鎂質材料不汙染,而含有遊離CaO的材料則非但不汙染,還有潔淨鋼水的作用。為此,有良好抗水化性的燒結(jié)和電熔含(hán)遊離CaO的鎂鈣原料受到青(qīng)睞。
為了減少含碳(tàn)耐材對鋼水(shuǐ)的增碳汙染,需(xū)要降低碳複合耐材的碳含量。為了消除(chú)降碳對抗熱震、抗侵蝕等性能(néng)的副作用,需要引入彌散化碳源。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(hé)生產。
為了減少中間包工作襯對精煉(liàn)後(hòu)鋼水的"回磷"作用,開發了低磷或無磷的(de)結(jié)合體係(xì)。2.1.2 滿足鋼鐵工(gōng)業(yè)"綠色(sè)化"的要求
鑒於Cr6+有致癌作用,含鉻(gè)耐材已(yǐ)被列入限製使用的產品,用低鉻和無鉻新材料取代(dài)含鉻材料勢在必行。如高性能鎂碳磚、鎂鋁(lǚ)尖晶石(shí)磚、鎂(měi)鋯磚等(děng)應(yīng)用於RH 等精煉爐,可取代傳統的淄博(bó)鎂鉻磚。
高爐出鐵口(kǒu)用的炮泥普遍采(cǎi)用焦油做結合劑,為減少生產和使用過程中對環境的(de)汙染,促使人們開發新的環保(bǎo)型結合劑。
為了減少傳(chuán)統矽酸鋁耐火纖維在生產、加工、使用安裝、用後處理等過程對環境及人體的危害,生物(wù)可降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求
作為工業爐襯材料,采用節(jiē)能型耐材勢在(zài)必行。近幾年開(kāi)發和應用(yòng)的有利於節能(néng)的(de)新原料有:微孔結構輕質(zhì)莫(mò)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、橄欖石輕質料、尖晶石輕質料、納米孔(kǒng)二氧化矽粉體(tǐ)及其(qí)聚合體等。
1.2 發展(zhǎn)經濟型耐材
目前,與耐火(huǒ)原料產業鏈相關的耐材行業、鋼鐵工業處於低迷(mí)期,低價中標成(chéng)為該供應鏈關係的(de)方向標。另一方(fāng)麵,有的高品位天然礦物原料如高鋁礬土逐漸枯竭,礦石品位下降且品質波動增大,靠(kào)原(yuán)料提高性能、廉價(jià)原料降低(dī)成本的技術配置路線逐漸走到盡(jìn)頭。受此取向的引導,廉(lián)價型、經濟型耐火原料和製品將成為大(dà)趨(qū)勢。
低(dī)消耗(hào)是經濟型耐(nài)材的主要發展方向。原料實現低消耗的主要(yào)方向是擴大天然生料、輕燒料、再生料的使用範圍。為保證(zhèng)耐材的高溫體積穩定性,天然原料多(duō)須在高溫下燒結或電熔,使其(qí)達到瘠(jí)性化,盡可能趨於熱力(lì)學平衡態(tài)。這會導致能耗高,也會造成一定程度的(de)能力富餘,某種意義上造成隱形資(zī)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(héng)態原(yuán)料,甚至可直接加入一(yī)定量的天然生料,在一定程(chéng)度上降低耐材(cái)的能耗。
已有研究表明,添加一定量天然生(shēng)料(liào)的澆注料有良(liáng)好的效果,生料受熱後分(fèn)解逸出的氣體形(xíng)成通道(dào),有助於提高抗爆裂性能(néng)。在鋁矽(guī)澆注料中加入生煤矸石或輕燒煤矸石,受熱後生(shēng)成原位莫來石,可(kě)提高其熱態抗折強(qiáng)度、荷重軟(ruǎn)化(huà)溫度,改善抗熱震性,同時也有助(zhù)於實現重質(zhì)材料的輕量化。
麵對(duì)高品位礦漸趨(qū)枯竭,低品位礦日(rì)益成(chéng)為主要原料來(lái)源(yuán)的現狀,人們須重(chóng)新考量原料和製品指標的科學性、合理性和適應(yīng)性,優(yōu)化原料配置,使其更(gèng)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(chōng)刷、侵蝕(shí)部位所用高(gāo)鋁質耐材(cái)的A12O3 含量和(hé)體積密度,放寬對某些
中低溫(wēn)部位所用(yòng)鋁矽質耐材雜質含量的要(yào)求。
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