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“第十六届全国不定形耐火材料学术会议”之特邀报告

2021年09月28日 14:20 耐火材料网 yyg/文

耐火材料网

 "第十六届全国不定形耐火材料学术会议"于2021年9月27日上午在浙江长兴开元名都大酒店隆重开幕。来自全国耐火材料及上下游行业的科研院所、高校、生产企业等单位的400余名代表相约长兴,齐聚一堂,共同见证了这一盛会。
 开幕式结束后,进入特邀报告环节。会议分别由中钢集团洛阳耐火材料研究院王战民院长、上海大学甄强教授和宝钢股份中央研究院甘菲芳首席担任主持。中钢集团李红霞总工程师、瑞泰科技股份有限公司袁林常务副总、武汉科技大学王周福教授、东北大学于景坤教授、中钢洛耐院王战民院长、宝钢股份中央研究院甘菲芳首席、山东圣川新材料科技股份有限公司李斌总经理、上海大学甄强教授分别做了精彩的特邀报告。

中钢洛耐院王战民院长主持

上海大学甄强教授主持

宝钢股份中央研究院甘菲芳首席主持

01
高温工业绿色低碳发展下耐火材料的科技创新

中钢集团 李红霞总工程师

 李总工程师基于我国"2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和"的双碳目标,介绍了耐火材料所服务的主要高温行业减碳绿色发展的形势。在这种减污降碳、高质量绿色发展的形势下,耐火材料重点开展哪些研究内容呢?李总工程师划重点如下:非高炉炼铁用长寿命耐火材料,转炉、电炉及精炼新技术用绿色功能化耐火材料,高品质钢高效连铸用耐火材料,高品质钢高效连铸用耐火材料,冶金高温装置热管理用系列高性能节能耐火材料,用后耐火材料及冶金渣的高值化利用。

 她认为,在碳中和及所服务高温行业新技术快速发展的背景下,耐火材料行业面临着严峻的挑战。耐火材料产业必须贯彻节能减排、低碳绿色等新发展理念,坚持供给侧结构性改革,研究原料去碳化、能源减/脱碳化、生产制造流程减碳化、进一步提高能效、提高碳汇能力等;还要深度调整产业布局与结构,不仅要靠近原料更要靠近市场,淘汰落后产能和高能耗装备;发展低碳排放的可替代原料;开发高性能材料;发展节能减排关键技术;优化流程,推动智慧制造与绿色制造;抑制初加工原料、低端产品等高碳排放原材料的出口;发展碳吸收、碳消纳的技术。
 最后,李总工程师高瞻远瞩地指出了耐火材料科技创新的方向:聚焦原料的减碳化研究;进行先进高温材料的研究与材料部件化研究;注重耐火材料评价与方法创新;关注耐火材料制备技术减碳化发展;做好减碳基础设施研究。

 

02
水泥工业用水硬性耐火浇注料的新进展

瑞泰科技股份有限公司 袁林常务副总

 袁总首先介绍了水泥窑用不定形耐火材料发展情况。浇注料的发展历程是从普通水泥结合浇注料(w(CaO)≥2.5%)发展到低水泥浇注料(w(CaO)为2.5%~1%),再到超低水泥浇注料(w(CaO)≤1%);影响浇注料使用的主要因素有搅拌、浇注、养护、烘烤等;浇注料应用中出现的主要问题有锚固件焊接质量差、施工不规范、浇注料爆裂等。

 他从材质、施工以及应用三个方面介绍了水泥窑用不定形耐火材料的研究进展。1)材质方面,重点介绍了非氧化物耐火材料--SiC浇注料、超高强耐磨浇注料、纯低温耐磨可塑捣打料、红柱石复合耐磨抗热震浇注料的特性和研究应用情况。2)施工方面,重点介绍了泵送施工、喷射施工,包括泵送浇注料输送原理,泵送浇注料的优点,自流料的特征和适合部位;介绍了喷射施工的优点、干喷技术和湿喷技术的施工工艺及优缺点比较等。3)应用方面,介绍了不定形耐火材料的快速升温技术;不定形耐火材料定形化技术等。
 他最后指出了水泥工业用不定形耐火材料发展方向。认为水泥工业用不定形耐火材料将向高抗蚀、高耐磨、便利施工、快速烘烤、长寿命方向发展。未来的市场发展趋势使得水泥窑用耐火材料越来越高度专业化,耐火材料供应商将成为水泥生产商的战略合作伙伴,将从单一产品供应向为水泥工业窑炉提供耐火材料的专业配套服务、综合检修维护服务提升。

 

03
不定形耐火材料复合胶凝体系的发展

武汉科技大学 王周福教授

 胶凝体系作为不定形耐火材料的关键组分,对其施工性能、结构稳定性以及服役过程的高效和安全均起到至关重要的作用。基于不同服役环境和材料体系,对胶凝组分进行复合与优化是提升不定形耐火材料性能,以满足高温工业发展需求的重要手段。针对BaAl2O4和可水合氧化铝水化速度较快,而偏高岭土难于硬化的特点,根据它们的水化行为,通过将其与不同种类的活性及调凝组分复合,构成了不同的复合胶凝体系。

 王教授以自己团队的丰富研究成果:在BaAl2O4-Al2O3复合胶凝体系、不同调凝剂和不同种类的SiO2、MgO与可水合氧化铝复合胶凝体系、偏高岭土与SiO2、Al2O3复合胶凝体系的水化行为和水化产物的脱水过程、料浆的流变特性以及不同复合胶凝体系结合浇注料的性能等方面,展望了复合胶凝系统的进一步发展。他希望相关结果对于不定形耐火材料复合胶凝系统开发和应用具有一定的借鉴意义。

04

镁质耐火材料的相关研究进展与探讨

东北大学 于景坤教授

 镁质耐火材料广泛应用于转炉、钢包以及中间包等冶金过程,镁质原材料的质量和性能对于耐火材料的使用寿命、冶炼过程以及钢材质量具有重要影响。于教授主要介绍了近年来他的团队在高性能烧结镁砂的制备方法以及对镁质耐火材料主要性能的影响、镁硅高强度绝热材料的制备方法及其主要性能、镁质结合剂的性能以及在耐火材料中的应用等方面取得的最新研究结果。

 于教授指出,轻烧温度、成型方式、颗粒大小、烧结温度以及添加剂等是影响镁砂体积密度及其相关性能的主要因素,通过控制合理的工艺参数,可以获得体积密度>3.40 g·cm-3的烧结镁砂。以蛭石和磷酸铝为主要原料,可以制备耐压强度8~16 MPa、热导率为0.2~0.3 W·(m·k)-1的镁硅质高强度绝热材料。合成的镁质结合剂具有不吸潮、不水化、结合强度高等特点,可用于无碳砖、镁碳砖以及不定形耐火材料的生产。

 

05
不定形耐火材料新进展

中钢集团洛阳耐火材料研究院 王战民院长

 不定形耐火材料具有制备工艺简单、适应性强、整体性好、便于机械化施工和修补等特点,逐渐取代大部份烧成耐火制品,在各种高温装备中得到了越来越广泛的应用。我国不定形耐火材料在2020年产量为1044.85万t,耐火材料整体产量中的占比已达42%,但距国外发达国家尚有一定的差距。

 不定形耐火材料的研究领域主要有:1)结合剂的选择、优化和新型结合剂的开发;2)基于流变学和胶体化学研究基础上的作业性能的调控、施工作业装置的自动化和智能化研究;3)使用性能尤其是热震稳定性和体积稳定性的优化、服役寿命预测技术等;4)定形制品的取代和新应用领域的拓展。
 王院长综述了近几年来不定形耐火材料在新型结合剂、新产品新技术、新应用领域和应用基础研究等方面的新进展,包括现有铝酸盐水泥的改进和新型结合剂的开发、轻量化技术、新型抗铝液侵润浇注料、3D打印技术、热障涂层材料、等离子体气化炉炉衬用耐火浇注料、抗水蒸气氧化和抗疲劳性能测试,等等,以促进不定形耐火材料的高质量发展。

 

06
智慧制造与低碳钢铁冶金对耐火材料的技术要求与探讨

宝钢股份中央研究院 甘菲芳首席

 根据中国对碳达峰、碳中和的庄严承诺及钢铁行业碳达峰及降碳行动方案要求,首当其冲的就是钢铁冶金从传统"碳冶金"向新型"氢冶金"转变,因此氢冶金工艺给耐火材料带来了新的技术变革。

 甘首席介绍了富氢基还原竖炉炼铁技术、低碳炼钢技术对耐火材料的技术要求。指出富氢碳循环高炉、氢基还原竖炉耐火材料不仅要具备原碳基还原炉耐材的优良特性,还必须在抗H2强还原、耐水蒸气腐蚀、耐冲刷和磨损性能方面重点加强,提出了可选用的耐火材料种类。她指出低碳炼钢技术中电炉高效冶炼是重要的技术方向,因此超高功率交流电弧炉、电炉底吹冶炼、量子电炉用耐火材料新技术是耐材企业需要关注的方向。她还介绍了长流程转炉炼钢技术中所追求的降低铁钢比、喷粉冶金、高效连铸、转炉顶底复吹(CO2-O2)绿色炼钢所涉及的耐火材料技术,并对解决方法进行了探讨。
 钢铁生产需要高效化、智能化、洁净化,智慧制造成为主攻方向。甘首席分享了远程一键高炉炉前智能化、连铸平台无人化、智能判包可视化等案例。她指出,深度开展耐火材料应用的精准化、远程化、数字化、智能化管理,是耐材企业、市场及用户的共同需求。她认为,耐火材料产品必须结合价格、功能、品质、服务等要素,才能形成更具竞争力的整体解决方案;同时深度发掘产品的"新性能、新功能、新用途",才能全方位提高耐材产品的附加值,才能大幅加强对市场的把控力、对用户的影响力,实现良性的可持续发展。

 

07
不定形耐材技术发展与铝酸盐水泥的技术创新和进步

山东圣川新材料科技股份有限公司 李斌总经理

 不定形耐火材料结合体系的选择、创新,一直是其核心技术之一,很大程度上决定了不定形耐火材料的施工、使用的成败,以及应用领域的拓展。铝酸盐水泥作为应用范围最广泛、产品和生产技术最为成熟的水化结合体系,一直是不定形耐火材料,特别是耐火浇注料技术发展和创新的基础。

 李经理回顾了不定形耐火材料的技术进步与铝酸盐水泥产品发展历程,并展望了铝酸盐水泥技术今后发展方向:首先,不断提升铝酸盐水泥的质量稳定性;其次,Al2O3-CaO二元体系中,把几种水化相进行合理的选择和相互"搭配",利用各自水化相的特点,提高铝酸盐水泥对环境温度变化的适应性和弥补其在存放过程中的强度衰减;最后,针对某些特殊的施工方法和使用环境,开发有针对性的"应用型水泥"。

 

08
冶金过程刚玉固废在耐火材料中的应用

上海大学 甄强教授

 大宗冶金固体废弃物的高附加值综合利用是当前实现工业转型升级的重要举措,更是确保我国工业可持续发展的一项长远的战略方针。以V2O3、Cr2O3或TiO2为原料,铝热还原法生产金属钒、铬、钛等金属及其相应的铁合金时,炉渣的主要成分为Al2O3,少量没有沉降分离完全的金属钒、铬、钛,以及少量残留的V2O3、Cr2O3或TiO2和少量造渣剂氧化钙等。这类冶金渣主要的物相为刚玉相,耐火度可以达到1750 ℃以上,体积密度高,吸水率低,硬度大,属于熔融刚玉质材料。可以根据其成分特点,结合应用领域,通过多元多相耐火材料组分的化学设计,以及微观-宏观全尺度的结构设计,优化原料化学成分、配方组成和制备工艺,可开发出多种适用于不同使用环境的性能优良的耐火材料。这些刚玉渣的综合利用大幅降低了耐火材料的生产成本。

 攀钢集团的高钒铁合金渣的体积密度>3.6 g·cm-3,吸水率<1%,硬度>30 GPa,色泽为灰色,属熔融刚玉质材料。矿物相组成(w)为:刚玉80%~82%,铝矾石4%~6%,高钒铁3.5%~4.5%,钒的氧化物0~1.2%。用于生产炉外精炼用吹氩喷枪和喷粉喷枪,使用寿命超过了原产品,达到20次以上。某大型铁合金企业的铝铬渣中的Al2O3+Cr2O3含量达到92%(w)以上,耐火度大于1800 ℃,可用于生产高炉出铁沟、电炉、有色金属冶炼炉、煤气化炉用的耐火材料。

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