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随着高温工业及耐火材料的发展,耐火原料需满足以下这些要求

发表时间:2020-12-15 访问量:7457

      高温工业的持续快速发展及丰富的耐火原料资源,支撑了我国耐火材料工业多年来的黄金发展期,同时也促进了耐火原料工业自身的发展,表现在产量不断增加、品种不断丰富、性能不断提升、质量不断改进等方面。耐火原料堪称耐火制品的脊梁,与耐火制品相互依赖,互为促进,前者保证了后者特性的实现,后者为前者提供了广阔的应用空间。镁碳砖

随着高温工业及耐火材料的发展,耐火原料需满足以下这些要求

      耐火原料适应性的多元体现目前,耐火材料的应用呈现特性化、功能化、多元化、精细化、高效化和低耗化的特点,耐火原料的发展必须与之相适应。现阶段,受经济下行、需求不振、资源和环保约束力增大等因素的影响,高温工业及耐火材料行业进入提质增效的发展新阶段,对耐火原料的适应性也提出了超越传统的新要求。现阶段,用户工业的新需求、资源和环保约束力增强,以及耐火材料应用的特性化、综合化、绿色化、低耗化等发展方向,是导致耐火原料适应性呈多元化的主要因素。

      用户工业的新要求高温工业新技术、新工艺、新流程对耐火材料的性能和功能提出了新的要求。为此,耐火制品必须有性能和功能的提升或突破。相应地,耐火原料也必须有新特性、新品种方能满足新需求。

满足洁净钢冶炼的需要

      满足洁净钢冶炼的需要。随着钢铁行业调整品种结构及特种钢的发展,洁净钢冶炼技术被普遍采用,对炼铁、炼钢用相关辅料和耐火材料减少,以及避免污染铁水、钢水方面都提出了新的要求。人们在研究和实践中发现,铝硅系耐火材料对钢水会有所污染,镁质材料不污染,而含有游离氧化钙的材料则非但不污染,还具有洁净钢水的作用。氧化钙含量越高,其效果越明显。为此,有良好抗水化性的烧结和电熔的含游离氧化钙的镁钙原料受到青睐。

      为了减少含碳耐火材料对钢水的增碳污染,需要降低碳复合耐火材料的碳含量。为了消除降碳对其抗热震、抗侵蚀等性能的副作用,需要引入弥散化碳源,促进了适合耐火材料用各种纳米碳源如炭黑、纳米碳管、石墨烯的研发和生产。

满足“绿色化”生产的要求

      除洁净钢的要求外,其他高温流程中有的也要求耐火材料不污染其所承载的介质。比如,鉴于Cr6+对人、畜有致癌作用,含铬耐火材料已被环保部列入限制使用的产品,用低铬和无铬新材料取代含铬材料势在必行。近年来,我国在开发应用铁铝尖晶石替代镁铬砖的同时,镁铝铁复合尖晶石的新型原料也被合成出来并在水泥回转窑上得到成功应用。

      为了减少传统硅酸铝耐火纤维在生产、加工、使用安装、用后处理等过程对环境及人体的危害,具有生物可降解的环保型钙镁硅系耐火纤维已被开发使用,渐呈流行态势。

满足高温工业节能减排的要求

      温室效应及雾霾天气增多,社会对高温工业实现节能减排的呼声不断高涨。作为工业炉的衬体材料,采用具有更好节能效果的节能型耐火材料势在必行。近几年开发和应用的有利于节能的新原料有:具有微孔结构的轻质莫来石质原料、莫来石质中空球,轻量化微孔烧结氧化铝,CA6-MA复相轻质骨料,橄榄石轻质料,尖晶石轻质料,纳米孔二氧化硅粉体及其聚合体,等等。如采用微孔轻质莫来石质骨料和莫来石质中空球骨料开发的体积密度1.8g/cm3左右的高性能轻质浇注料,就可以取代体积密度2.5g/cm3左右的同用途重质浇注料,用于镁还原炉工作衬、轧钢用环形加热炉工作衬及轧钢加热炉水梁立柱水冷管包扎料,并取得了满意的使用效果,减轻了衬体重量,节能效果明显。

      发展经济型耐火材料的要求目前,与耐火原料产业链相关的耐火材料行业、高温工业处于低迷期,低价中标成为一些企业的方向标。同时,有的高品位天然矿物原料,如高铝矾土逐渐枯竭、矿石品位下降且品质波动增大,靠高档原料提高性能、廉价原料降低成本的技术配置路线逐渐走到尽头。现状促使我们必须调整研发方向、技术思路和工艺路线,摒弃传统的设计思路,紧扣低耗、高效、绿色的时代脉搏,提高资源利用率和优化配置水平,提高产品性价比。受此取向的引导,廉价型、经济型耐火原料和制品会迎来更多需求。

      低消耗是经济型耐火材料的主要发展方向。原料实现低消耗的主要方向中扩大天然生料、轻烧料、再生料的采用和使用范围。为保证耐火材料的高温体积稳定性,天然原料多须在较高温度下烧结或电熔,使其达到瘠性化,尽可能趋于热力学平衡态。这会导致能耗高,也会造成一定程度的能力富余,某种意义上造成隐形资源和能源浪费。可开发和应用比传统烧结温度有所降低的非平衡态原料,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。

      研究发现,处于非平衡态的原料在使用过程中继续发生有益的原位反应,会带来某些有益的作用。河科大高温材料研究院和耕生公司的研究结果表明,添加一定量天然生料的浇注料有良好的效果,生料受热后分解逸出的气体形成通道,有助于提高抗爆裂性能。在铝硅浇注料中加入生煤矸石或轻烧煤矸石,受热后生成原位莫来石,可提高其热态抗折强度、荷重软化温度,改善抗热震性,同时也有助于实现重质材料的轻量化。

      在经过了资源丰富、任意开采、采富弃贫的富裕时期,从业者越来越感受到资源危机带赤的挑战。当高品位矿渐趋枯竭,低品位矿日益成为主要原料来源的现状,人们须重新考量原料和制品指标的科学性、合理性和适应性,优化原料配置,使其更具优良的和有竞争力的性价比。应考虑适当降低某些非熔体冲刷、侵蚀部位所用高铝质耐材的A12O3含量和体积密度,放宽对某些中低温部位所用铝硅质耐材杂质含量的要求。

      近几年用后耐火材料的再生利用以及废弃耐火材料的利用率稳步增长,再生利用技术水平逐渐提高,再生加工产业慢慢兴起,专业化,规模化,系统化,标准化逐步走向成熟,为耐火材料行业提供了一定量价廉物美、高性价比的再生料,,提高了耐火材料资源高效利用、循环利用的水平和层次。这在一定程度上缓解了耐火原料资源紧张的局面,促进耐火材料工业向低消耗、减量化、经济型方向发展。除了用后耐火材料的再生利用,应拓展其它工业废弃物成为耐火材料资源化利用,如将铬铁、钛铁、钢铁废渣、赤泥、煤矸石等废弃物用于火材料的原料。

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