耐火材料是鋼鐵工業的基礎(chǔ)性材料。耐(nài)材工業和鋼(gāng)鐵工業相互促進(jìn),共同發(fā)展。隨著我國經濟進入新常態,鋼鐵工業出現了一係列新特征:產能過剩,盈利能力下降,環境資源約束(shù)增強,轉型升級麵臨更(gèng)多挑(tiāo)戰(zhàn)等。鋼鐵工業的新常態對處於產業鏈上遊的耐材工業提出了新要求、新思維並促生新(xīn)變化。耐(nài)材(cái)的性能及應用近年來呈現特性化、多(duō)元化、精細化、高效化(huà)和低耗化的(de)特點,耐火原料的(de)發展必須與之相適應,也將向多元化、豐富化、特色化等新(xīn)態勢演(yǎn)變。
1 對耐火原料新要求的多元體現
1.1 綠色環(huán)保的新要求(qiú)
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(liào)和耐(nài)材減少和避(bì)免汙染鐵水、鋼水方麵提出了新(xīn)的要(yào)求。研究和實踐(jiàn)發現,鋁矽係耐材(cái)對鋼水會有所汙染,鎂質材(cái)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(shuǐ)化性的燒結和電熔含遊離CaO的鎂鈣原(yuán)料受到青睞。
為了減少含碳耐材對鋼水的增碳汙染,需要降低碳複合耐(nài)材的碳含(hán)量。為(wéi)了消除降碳對抗熱(rè)震、抗侵蝕等性能的副作(zuò)用,需要引入彌散化碳源。促進(jìn)了適合(hé)耐火材料用各種納米碳源如炭黑、納(nà)米碳管、石墨烯的研發和生(shēng)產。
為了減少中間包工作襯對精煉後鋼水的(de)"回磷"作用,開發了低磷或無磷(lín)的結合體係。2.1.2 滿足(zú)鋼鐵工業"綠色化"的要求
鑒於Cr6+有致癌作用,含鉻耐材已被列入限製使(shǐ)用的產品,用低鉻和無鉻新材料取代含鉻材料勢在必行。如高(gāo)性能(néng)鎂(měi)碳(tàn)磚、鎂鋁尖晶石磚、鎂鋯磚等應用於RH 等精煉爐,可取代傳統(tǒng)的鎂(měi)鉻磚。
高(gāo)爐出鐵口用的炮泥普遍采用焦油(yóu)做結合(hé)劑,為減少生產和使用(yòng)過程中對環境的汙染,促使人們開發(fā)新的環保型結(jié)合劑。
為了減少傳統矽酸鋁耐火纖維在生產(chǎn)、加工(gōng)、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(jiàng)解鈣鎂矽係耐火纖維(wéi)已被開(kāi)發使(shǐ)用。
1.1.3 滿足鋼鐵工業(yè)節能減排的要求
作為工業爐襯材料,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(néng)的新原料有:微孔結構(gòu)輕質莫來石-質原料、莫來石質中空球、輕量化微孔燒(shāo)結氧化鋁、CA6-MA 複(fù)相輕質骨料、橄欖石輕質料、尖晶石輕質料、納米孔二氧化矽(guī)粉(fěn)體及其(qí)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(gāng)鐵工業處於低迷期,低價中標成為該供應鏈關係的方向標。另一方麵,有的(de)高品位天然礦物原料如高鋁礬土逐漸(jiàn)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(liào)降低成本的技術配置路線逐漸走到盡頭。受此取向的引導,廉價型、經濟型耐火原(yuán)料和製品將成為大趨勢。
低消耗是經濟(jì)型耐材的主要發展方向。原料實現低消(xiāo)耗的主要方向是(shì)擴大天(tiān)然(rán)生料、輕燒料、再生料(liào)的使(shǐ)用範圍。為保證耐材的高溫體積穩(wěn)定性,天然(rán)原料多須在高溫下燒結或電熔,使其達到瘠性(xìng)化,盡可(kě)能(néng)趨於熱力學平衡態。這會導致(zhì)能耗高(gāo),也會造成一定程度的能(néng)力富餘,某種意(yì)義(yì)上造成(chéng)隱形資源和能源浪(làng)費。可開發和應用比傳統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生料,在一定程度上降(jiàng)低耐材的能耗。
已有研究表明(míng),添加一定量天然生料的澆(jiāo)注料(liào)有良好的效(xiào)果,生料受熱後分解逸出(chū)的氣體(tǐ)形成通道,有助於提高抗爆裂性能。在鋁矽澆注料中加(jiā)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(shé)強度、荷(hé)重軟化溫度(dù),改善抗熱震性(xìng),同(tóng)時也有助(zhù)於實現重質材料的輕量(liàng)化。
麵對高品位礦漸趨枯(kū)竭,低品位礦日益成為主要原料來源的現狀,人們須重新考量原料和製品指標的科學性、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(nài)材(cái)雜質含量的要求。
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