耐火原料多元化發(fā)展適應鋼鐵工業(yè)新常態(tài)
發(fā)布時間：
2015-07-27
耐火材料是鋼鐵工業(yè)的基礎性材料。耐材工業(yè)和鋼鐵工業(yè)相互促進，共同發(fā)展。隨著我國經(jīng)濟進入新常態(tài)，鋼鐵工業(yè)出現(xiàn)了一系列新特征:產(chǎn)能過剩，盈利能力下降，環(huán)境資源約束增強，轉型升級面臨更多挑戰(zhàn)等。鋼鐵工業(yè)的新常態(tài)對處于產(chǎn)業(yè)鏈上游的耐材工業(yè)提出了新要求、新思維并促生新變化。耐材的性能及應用近年來呈現(xiàn)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(fā)展必須與之相適應，也將向多元化、豐富化、特色化等新態(tài)勢演變。
1 對耐火原料新要求的多元體現(xiàn)
1.1 綠色環(huán)保的新要求
1.1.1 滿足潔凈鋼冶煉的要求
潔凈鋼冶煉對煉鐵、煉鋼用相關輔料和耐材減少和避免污染鐵水、鋼水方面提出了新的要求。研究和實踐發(fā)現(xiàn)，鋁硅系耐材對鋼水會有所污染，鎂質材料不污染，而含有游離CaO的材料則非但不污染，還有潔凈鋼水的作用。為此，有良好抗水化性的燒結和電熔含游離CaO的鎂鈣原料受到青睞。
為了減少含碳耐材對鋼水的增碳污染，需要降低碳復合耐材的碳含量。為了消除降碳對抗熱震、抗侵蝕等性能的副作用，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(fā)和生產(chǎn)。
為了減少中間包工作襯對精煉后鋼水的"回磷"作用，開發(fā)了低磷或無磷的結合體系。2.1.2 滿足鋼鐵工業(yè)"綠色化"的要求
鑒于Cr6+有致癌作用，含鉻耐材已被國家列入限制使用的產(chǎn)品，用低鉻和無鉻新材料取代含鉻材料勢在必行。如高性能鎂碳磚、鎂鋁尖晶石磚、鎂鋯磚等應用于RH 等精煉爐，可取代傳統(tǒng)的鎂鉻磚。
高爐出鐵口用的炮泥普遍采用焦油做結合劑，為減少生產(chǎn)和使用過程中對環(huán)境的污染，促使人們開發(fā)新的環(huán)保型結合劑。
為了減少傳統(tǒng)硅酸鋁耐火纖維在生產(chǎn)、加工、使用安裝、用后處理等過程對環(huán)境及人體的危害，生物可降解鈣鎂硅系耐火纖維已被開發(fā)使用。
1.1.3 滿足鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排的要求
作為工業(yè)爐襯材料，采用節(jié)能型耐材勢在必行。近幾年開發(fā)和應用的有利于節(jié)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、輕量化微孔燒結氧化鋁、CA6-MA 復相輕質骨料、橄欖石輕質料、尖晶石輕質料、納米孔二氧化硅粉體及其聚合體等。
1.2 發(fā)展經(jīng)濟型耐材
目前，與耐火原料產(chǎn)業(yè)鏈相關的耐材行業(yè)、鋼鐵工業(yè)處于低迷期，低價中標成為該供應鏈關系的方向標。另一方面，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，靠高檔原料提高性能、廉價原料降低成本的技術配置路線逐漸走到盡頭。受此取向的引導，廉價型、經(jīng)濟型耐火原料和制品將成為大趨勢。
低消耗是經(jīng)濟型耐材的主要發(fā)展方向。原料實現(xiàn)低消耗的主要方向是擴大天然生料、輕燒料、再生料的使用范圍。為保證耐材的高溫體積穩(wěn)定性，天然原料多須在高溫下燒結或電熔，使其達到瘠性化，盡可能趨于熱力學平衡態(tài)。這會導致能耗高，也會造成一定程度的能力富余，某種意義上造成隱形資源和能源浪費。可開發(fā)和應用比傳統(tǒng)燒結溫度有所降低的非平衡態(tài)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。
已有研究表明，添加一定量天然生料的澆注料有良好的效果，生料受熱后分解逸出的氣體形成通道，有助于提高抗爆裂性能。在鋁硅澆注料中加入生煤矸石或輕燒煤矸石，受熱后生成原位莫來石，可提高其熱態(tài)抗折強度、荷重軟化溫度，改善抗熱震性，同時也有助于實現(xiàn)重質材料的輕量化。
面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(xiàn)狀，人們須重新考量原料和制品指標的科學性、合理性和適應性，優(yōu)化原料配置，使其更具優(yōu)良的和有競爭力的性價比。應考慮適當降低某些非熔體沖刷、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
中低溫部位所用鋁硅質耐材雜質含量的要求。
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