【中国耐火材料网】

  下午14：00-18:00，郑州大学叶国田教授、上海大学甄强教授、益瑞石铝酸盐（中国）有限公司郜剑英博士、北京联合荣大工程材料股份有限公司章荣会董事长、耐火材料杂志社彭西高社长、郑州大学马成良教授、宝钢股份舒友亮高工和西安建筑科技大学郭宗奇博士八位专家做了精彩的特邀报告。报告主持分别是武汉科技大学王周福教授和瑞泰科技股份有限公司袁林教授级高工。

王周福教授主持

袁林教授级高工主持

CAC结合浇注料性能与CAC水化物相演变的关系
叶国田
郑州大学

  减小CAC颗粒尺寸（把CAC的粒度从20-30μm降低到1-3μm）可提高CAC水化产物的均匀分布，有利于浇注耐火材料的高温性能；CAC结合浇注料在中温范围内强度降低的主要原因不是CAC水化产物的分解，而是水化产物结构的崩塌；由于CAC分解后的水化产物仍然有一定的强度，因此提高CAC加入量有利于浇注料的中温强度；浇注料中残余CA和CA2在110°C干燥过程中的水化速度很快（在1h内基本可以全部水化），浇注料干燥早期阶段强度明显提高；CAC水化产物的转化不是固相脱水分解反应，而是溶解-沉淀过程；浇注料中CAC水化产物在110°C干燥过程中快速转化（在0.5h内基本可以全部转化），所以，不论CAC结合浇注料的养护温度如何，浇注料干燥后的水化产物只有C3AH6和AH3，而不会有CAH10 和C2AH8。

原位生长陶瓷晶须增强高性能免烧成耐火材料的研究
甄强
上海大学

  耐火材料是冶金、化工、火力与核能发电、陶瓷、建材等高温行业的关键基础材料，中国也是耐火材料的产量和消耗量最大的国家，这对我们高铝土，镁砂矿等不可再生资源的消耗量非常巨大。菱镁矿、铝矾土和石墨是主要原材料；原材料成本占耐火材料成本比例超 70%。

  在环保治理和下游需求持续下行的双重压力下，耐火材料行业从产量、制品质量、新技术新产品创新、企业经营模式等方面都面临着巨大的挑战和机遇；提高耐火材料的质量并延长使用寿命，对于节约资源和降低经济成本都是非常有利的；作为上述高温行业装备中的关键基础材料，新型高性能不定形耐火材料的开发与应用无疑对提升我国高温行业整体装备水平具有重要的意义。

  报告首先介绍了免烧耐火材料多元组分、多尺度结构与性能，包括宏观尺度的结构设计，微观尺度的结构设计，原子尺度的结构设计，均匀烧结、均相结构到动态的梯度烧结，梯度结构，高性能免烧耐火材料的技术路线图，以及成分-微结构设计技术路线。

  甄教授重点提及了几种原位生长晶须增强耐火材料：出铁沟用耐火材料、混铁车用Al2O3-SiC-C耐火材料、酚醛树脂结合耐火材料微观结构调控、高强低碳MgO-C耐火材料、以及原位生长莫来石晶须增强Al2O3-SiO2耐火材料。

  最后，甄教授对免烧耐火材料科研发展提出了建议，他认为多尺度的材料设计、动态变化的梯度结构和性能和多学科多领域的交叉融合将是发展的方向，有利于提升耐火材料的科研水平。

耐火材料中液相的可控生成与服役性能的改善
郜剑英
益瑞石铝酸盐（中国）有限公司

  众所周知，在耐火材料服役过程中，少量液相的存在可以有效缓减应力集中，避免因机械应力集中而造成的局部过度侵蚀和热应力集中造成的开裂与剥落。以刚玉-尖晶石体系为例，与刚玉-预合成尖晶石体系相比，刚玉-原位尖晶石体系具有更好的服役性能。一方面是原位尖晶石在基质中的弥散程度更高从而抗渣渗透性能更好，但更重要的是因加入少量的硅灰而在高温下生成了一定量的液相。刚玉-原位尖晶石体系高温下的液相量与硅灰加入量密切相关，大量实验研究表明，最佳的硅灰加入量为配方物料总量的0.7-0.8wt%。

  然而，耐火材料中液相的生成受杂质成分、含量和分布以及温度变化等诸多因素的影响，因此在应用实践中难以实现液相的可控生成。近年来，益瑞石公司探索出了一条有效的控制液相量的途径：向耐火材料中引入特定的原料，通过原位反应生成数量可控的液相。成功的案例包括向镁碳砖中引入镁盾和向铁沟料中引入红柱石。

  镁盾是一种合成的多孔复相材料，其主要的微观结构特征是铝酸钙相弥散分布于尖晶石晶粒之间。服役过程中，镁盾中的铝酸钙相与镁碳砖中的SiO2等杂质反应生成液相，使得镁盾颗粒可发生塑性变形从而缓减了应力集中；进而，液相在毛细管里作用下渗透到基质之中，起到封闭气孔、阻滞氧化反应的作用，从而改善了镁碳砖的服役性能。对于包壁镁碳砖而言，镁盾的加入可以降低侵蚀速率、延长服役寿命；对于渣线镁碳砖，镁盾的加入虽不能明显降低侵蚀速率，但可以在不影响服役性能的前提下取代金属抗氧化剂，降低成本。

  向铁沟料中引入红柱石也可以改善抗氧化性能。其作用机理为：红柱石在服役过程中发生莫来石化反应，生成的液相在毛细管力作用下渗透到铁沟基质之中，从而起到封闭气孔的作用。但是因为铁沟料服役周期较长，不断累积的液相会影响铁沟料后期的抗冲刷性能，因此一般不建议用在主沟特别是落铁点附近的铁沟料中。

大结晶电熔氧化镁清洁生产工艺研究
章荣会
北京联合荣大工程材料股份有限公司

  章荣会博士以联合荣大收购的一家公司为例，首先指出了此类企业关键共性问题：自动化程度低、除尘效率低、喷水冷却不安全问题、存在淌炉风险、存在电极穿底事故风险、敞口生产喷溅问题、布料不均匀问题、炉底制作过程繁琐问题、碎电极投放不精确问题。这些问题使得大结晶电熔镁砂生产工艺落后，自动化程度差，生产效率不高，产品质量差，原料浪费严重，工人的工作环境恶劣，甚至对其人身安全都存在极大隐患。

  随后章博士介绍了联合荣大对该公司的改造，涉及炉盖系统、除尘粉即时回用系统、喷水吹风冷却安全防护系统、电极吊挂一键起炉系统、电极升降串气控制系统和预警系统、炉筒、物料布料系统、碎电极输送系统、炉底制作装置，最终成为一种新型大结晶电熔氧化镁矿热炉设备。

  改造后每生产1吨大结晶电熔镁砂产品，可节省325.35元，以该公司目前年产量9500吨大结晶电熔镁砂计算，年节省309万元。此外，改造前98大结晶电熔镁砂产品率平均为55%，改造后98大结晶电熔镁砂产品率平均为65%。

我国几种优势耐火原料的现状和发展
彭西高
耐火材料杂志社

  我国耐火原料资源丰富，特别是高铝矾土、菱镁矿和石墨，具有重要的国际地位和影响力。但是，我国矿山开采多数不规范， 存在滥采乱挖现象，资源浪费严重且影响环境。此外，我国原料生产企业多数"小、散、乱"，存在生产设备落后与排放不达标的问题。近年来，我国进行了矿山开采规范整治，同时，我国耐火原料生产企业还进行环保改造和淘汰落后产能，导致了原料供应紧缺，价格大幅上涨，如高铝矾土、镁砂、鳞片石墨、碳化硅的价格波动幅度大，给耐火材料的生产造成重要影响。但是，通过整改与更新换代，我国耐火矿物的供应及原料生产逐步规范化，运行趋于稳定，耐火原料生产向自动化、规模化、高质量的方向发展，为我国耐火材料行业的稳定运行提供了有利环境。

  报告介绍了我国"十三五"耐火材料行业基本运行环境，我国几种优势耐火原料（矾土基、碱性和非氧化物）的分布、产量和价格。最后，对耐火材料相关的文献、科研成果、专利和标准进行了总结。

高温窑炉气氛调控技术研究
马成良
郑州大学

  燃气窑炉运行能耗、烟气排放及产品的质量，都与窑内气氛紧密相关，高温窑炉尤其显著。现有的氧含量测量仪价格高、无法及时反映气氛控制实况；为适应现场燃气燃烧最优化调控，采用专用空气过剩系数仪，可实现炉内在线检测含有H2O的热燃烧产物、获得空气过剩系数α即时数值，进行气氛实时调控，以达到改善燃烧，满足高质量烧成工艺需要，节能减排，提高窑炉效能等目的。

  本报告阐明了高温窑炉气氛调控技术要点及开展燃气窑炉空气过剩系数α在线检测和调控，对稳定质量产品和窑炉高效、节能、减排的重要意义；重点研究了不同空气过剩系数（α= 0.6-2.0）对氮氧化物生成量的影响，对氮氧化物的生成机理进行探讨分析，提出了从源头控制出发、在燃气窑炉燃烧过程中减少氮氧化物的途径。开展了耐火材料高温窑炉空气过剩系数在窑炉运行中影响的现场测试与分析。

宝钢150t直流电弧炉长寿技术
舒友亮
宝钢股份钢管条钢事业部

  随着国家"碳达峰、碳中和"目标的提出，做为碳排放量占全国总量15%左右的钢铁行业必须走转型升级、低碳绿色发展之路，大力发展电炉短流程炼钢产线替代长流程炼钢产线可助力实现"碳中和"目标。电炉炼钢用耐火材料数量会翻倍增加，电炉内衬耐火材料的质量提升及长寿技术研发将是耐材企业的发展方向之一。

  宝钢150吨直流电弧炉是宝钢的三期工程之一，于1996年12月建成投产，2016年年底进行了综合改造，主要内容是炉壳更换及底电极系统改造，由水冷钢棒式改为钢片式底电极，改造后一段时间内平均大修炉龄仅为1100炉，为此开展了大修炉龄攻关工作。

  在耐材工艺优化方面，主要是根据炉壁各部位的工况条件进行合理配材，以达到均匀熔损和提高使用寿命的目的；改进了底电极耐材的施工和维护方法，提高了底电极耐材的致密度；开展了底电极导电修补料试验，但效果未达到理想目标，需要进一步开展研发；开展了底电极耐材国产化攻关试验，效果有待进一步验证，难点在于进口料主要使用天然原料，而国产化要依赖于合成原料。在炼钢工艺改进方面，主要是优化了新开炉的冶炼模式和炼钢操作工艺；在设备改进方面，主要是合理调整了底电极钢片的厚度和采取了防止水冷件漏水的有效措施。

  经过上述各项技术措施的有效实施，直流电弧炉平均大修寿命已提高至1550炉。

中国耐火铝矾土的问题和出路
郭宗奇
西安建筑科技大学

  在介绍先进的圭亚那矾土生产技术和三家均化耐火矾土工艺的基础上，用国内外两种耐火矾土制备超低水泥浇注料，比较了它们的理化性能。根据钢铁冶炼条件，对中国耐火矾土的出路提出一些建议。

  圭亚那高等矾土矿仅仅是多矿层中的一层，原矿是不均匀的，其中最小的矾土晶体140μm，最大的黏土类矿物粒径60μm。基于这种差别，在回转筒中水洗块状矾土，清除大部分高硅的黏土，成功实现了矾土的升级选矿。然后在改进的回转窑中煅烧可获得92%Al2O3烧结矾土，体积密度达到3.45g/cm3，气孔率小于4.5%。

  介绍了三家矾土均化生产特级耐火矾土的生产线。与中国过去十多年间建设的大多数均化矾土生产线一样，主要特征是破粉碎，湿法磨细，脱水挤泥和干燥烧成。在隧道窑中煅烧后产品体积密度可以达到3.5g/cm3，回转窑中煅烧后只能达到3.2g/cm3。一种半干法、经两次轮碾生产矾土均化料的工艺可以使烧结矾土的密度达到3.45g/cm3。

  用圭亚那高等矾土和中国特级均化矾土制备超低水泥浇注料，养护干燥后和高温加热后的常规物理性能均优异。但是，均化料基超低水泥浇注料荷软在800-900°C就下降了，烧后线变化是负值；而圭亚那矾土基超低水泥浇注料在1500°C还很高，烧后线变化是微正值。在钢铁冶炼间隙的温度变化要求内衬材料必须微正值，才能保持内衬不开裂，或弥合砖缝。显然，均化料基超低水泥浇注料不能满足钢铁冶炼条件的要求。

  另外，矾土均化料发展十多年后，板状刚玉已占取钢包包壁炉衬材料的主要市场。耐火矾土的选矿升级是中国耐火矾土发展的有效出路。