耐火材料(liào)是鋼鐵工業的基礎性材料。耐材工業和鋼鐵工業相互促(cù)進,共同發(fā)展。隨著我國經濟進入(rù)新(xīn)常態,鋼鐵工業出(chū)現了一係列新特征:產能過(guò)剩,盈利能力下降,環境資源約束增強,轉型升級麵臨(lín)更多挑戰等。鋼鐵工業的新(xīn)常態對處於產業鏈上遊(yóu)的耐材工業(yè)提出了新要求、新思(sī)維並促(cù)生新變化(huà)。耐材的性能及應用近年來呈現特性(xìng)化、多元化、精(jīng)細化、高效化和低耗化的特(tè)點(diǎn),耐火(huǒ)原料的發展必須與之相適應,也將向多元化、豐富化、特色化等新態勢演變。
1 對耐火原料新要求的多元體現
1.1 綠色環保的新要(yào)求
1.1.1 滿足潔淨鋼冶(yě)煉的要求
潔(jié)淨(jìng)鋼冶煉對煉鐵、煉鋼用相關輔料和耐材減少和(hé)避免汙染鐵(tiě)水、鋼水方麵提出了新(xīn)的(de)要求。研究和實踐發現(xiàn),鋁矽係耐材對鋼水會(huì)有所汙染,鎂質材料不汙染,而含有遊離CaO的材料則非但不汙染,還(hái)有潔淨(jìng)鋼水的作用。為此,有(yǒu)良(liáng)好抗水化性的燒結和電熔含遊離CaO的鎂鈣原料受到青(qīng)睞。
為了減少含碳耐材(cái)對鋼水(shuǐ)的(de)增碳汙染,需要降低碳複合耐材的碳含量。為了消除降碳對抗(kàng)熱(rè)震、抗侵蝕等性能的副(fù)作用,需要引入彌散化碳源。促進了(le)適合耐火材料用各種納米碳源如炭黑、納米碳管、石墨烯(xī)的研發和生產(chǎn)。
為了減(jiǎn)少中間包工作襯對精煉後鋼水的"回(huí)磷"作用,開發(fā)了低磷或無(wú)磷的結合體係。2.1.2 滿足鋼鐵工業(yè)"綠色(sè)化"的要求
鑒於Cr6+有致癌作用,含鉻耐材已被列入限製(zhì)使用的產品,用低鉻和無鉻新材料(liào)取代含鉻材料勢在必行。如高性能鎂碳磚、鎂鋁尖晶石(shí)磚、鎂鋯磚等應用於RH 等精煉爐(lú),可取代傳統的中山鎂鉻磚。
高爐出鐵口用的炮泥普遍采用焦油做結合劑,為減少生產和使(shǐ)用過程中對環境的汙染(rǎn),促使人們開發新的環保型結合劑。
為了減少傳統(tǒng)矽(guī)酸鋁耐火纖維在生產、加工、使用(yòng)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(qiú)
作為工業(yè)爐襯材料,采用節能(néng)型耐材勢在必行。近幾年開發和應用的有利於節能的新原料有:微孔結構輕質莫來石-質原料、莫來石質中空球、輕量(liàng)化微孔燒結(jié)氧化鋁、CA6-MA 複相輕質骨料、橄欖石(shí)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(fā)展經濟型耐材
目前,與耐火(huǒ)原料產業鏈(liàn)相(xiàng)關的耐材行業、鋼鐵工業處於低迷期,低價中(zhōng)標成為該供應鏈關係的方向標。另一方麵(miàn),有的高品(pǐn)位(wèi)天然礦物原料(liào)如高鋁礬土逐漸枯竭(jié),礦石品位下(xià)降且品質波動增大,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(jìn)頭。受此取(qǔ)向的引導,廉價型、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發展方(fāng)向。原料實現(xiàn)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。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,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(dìng)程度的(de)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(dī)的非平衡態(tài)原料,甚至(zhì)可直接加入一定(dìng)量的天然生料,在一定程度上降低耐材(cái)的能耗。
已有研究表(biǎo)明,添加一定量天然生(shēng)料的澆注料有良好(hǎo)的效果,生料(liào)受熱後分(fèn)解逸出的氣體形成通道,有助於(yú)提高抗爆裂性(xìng)能。在鋁矽澆注料中加(jiā)入生煤矸石或輕燒煤矸石,受熱後生成原位(wèi)莫來石,可提(tí)高其熱態抗(kàng)折強度、荷重軟化(huà)溫(wēn)度,改(gǎi)善抗熱震性,同時也有助於實現重(chóng)質材(cái)料(liào)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)們須重新(xīn)考量原料和製品指標的科(kē)學性(xìng)、合理性和適應性,優化(huà)原料配置,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
中低溫部位(wèi)所用鋁矽質耐材雜質含(hán)量的(de)要求。
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