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鎂鈣系耐火材料存在的問(wèn)題及以后的發(fā)展方向 | 技術(shù)前沿
01. 前言概述
國(guó)內(nèi)鎂鈣系耐火材料出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代末，當(dāng)時(shí)開(kāi)始生產(chǎn)合成鎂白云石熟料及燒成浸油磚，在寶鋼300噸大型轉(zhuǎn)爐試用，超過(guò)當(dāng)時(shí)日本同類(lèi)產(chǎn)品的水平，后來(lái)，發(fā)展為樹(shù)脂結(jié)合、瀝青結(jié)合鎂白云石碳磚。80年代后期，因鎂碳磚的盛行，MgO-CaO質(zhì)耐火材料受到強(qiáng)烈沖擊，與MgO-C磚混合砌砌，能夠獲得較高爐齡。與此同時(shí)，MgO-CaO質(zhì)耐火材料在AOD等精煉爐上試驗(yàn)成功。
目前，我國(guó)生產(chǎn)和使用的鎂鈣質(zhì)耐火材料包括各種燒成鎂鈣磚、不燒鎂鈣(碳)磚和鎂鈣質(zhì)中間包涂料及干式搗打料等。
02. 存在的問(wèn)題
鎂鈣系耐火材料存在很多優(yōu)良的性能，但也有一些固有的問(wèn)題需要解決。
(1)水化問(wèn)題
水化是鎂鈣系耐火材料，包括燒成制品和不燒制品在使用過(guò)程中的核心問(wèn)題，鎂鈣耐火材料的水化包括生產(chǎn)中的消化，運(yùn)輸過(guò)程中接觸到空氣中的水氣，還包括使用過(guò)程中的水化。目前已經(jīng)有很多方法可以避免水化，比如：現(xiàn)在在生產(chǎn)時(shí)結(jié)合劑已經(jīng)由傳統(tǒng)的樹(shù)脂改成無(wú)水樹(shù)脂，這樣直接避免原料在沒(méi)成型之前的水化。而且在成型的時(shí)候需要多大輕打的原則，生產(chǎn)出的磚坯需要及時(shí)涂抹防水化擠，而且生產(chǎn)好的磚要及時(shí)入窯，并且干燥鎂鈣系列的窯不能入其它品種的磚。成品磚需要經(jīng)過(guò)浸蠟，這樣能很好的防止成品磚在潮濕的空氣中水化。包裝需要經(jīng)過(guò)抽真空處理，而且成品磚不宜放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。冬季生產(chǎn)要好于夏季，所以盡量在冬季生產(chǎn)，夏季少生產(chǎn)，尤其是雨季。
(2)高鈣鎂鈣耐火材料開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)
游離CaO含量高的鎂鈣系耐火材料，在我國(guó)還幾乎沒(méi)有生產(chǎn)，但是在在日本，歐洲一些國(guó)家，高鈣鎂鈣系耐火材料已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，大都應(yīng)用在爐外精煉設(shè)備上。
(3)基礎(chǔ)理論研宄薄弱
目前對(duì)優(yōu)質(zhì)高鈣鎂鈣合成原料及制品的抗渣性問(wèn)題缺少系統(tǒng)的理論研宄，對(duì)抗渣機(jī)理人們也局限于實(shí)驗(yàn)室合成渣的研宄，特別是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)精煉爐渣使用壽命與高鈣材料抗渣性之間的關(guān)系研宄很少。
03. 今后的發(fā)展方向
(1)發(fā)展CaO含量高的鎂鈣系耐火材料
我國(guó)的天然白云石資源比菱鎂石資源豐富，而菱鎂石除了用于生產(chǎn)鎂鈣耐火材料外，更多的是用于生產(chǎn)多種重要的鎂質(zhì)耐火材料。我國(guó)菱鎂資源越來(lái)越少，因此，在滿足煉鋼生產(chǎn)要求的前提下，應(yīng)盡可能多地利用天然白云石，發(fā)展高CaO含量的鎂鈣質(zhì)耐火材料，以節(jié)省菱鎂礦資源。另一方面，CaO含量高的鎂鈣質(zhì)耐火材料凈化鋼水的效果比CaO含量低的鎂鈣耐火材料好。因此，要大力開(kāi)發(fā)CaO大于50%的鎂鈣耐火材料。
(2)開(kāi)發(fā)高檔鎂鈣質(zhì)耐火材料
隨著冶煉環(huán)境的變化，一些鎂鈣制品不能滿足使用要求，例如AOD爐的風(fēng)口區(qū)域，國(guó)產(chǎn)鎂鈣磚的使用效果還不如國(guó)外鎂鈣磚，所以有很多鋼廠在要求比較苛刻的部位仍使用鎂鉻磚或進(jìn)口的鎂鈣磚。因此，應(yīng)盡快開(kāi)發(fā)適用于AOD爐風(fēng)口區(qū)等關(guān)鍵部位的高檔鎂鈣磚。主要途徑是采用高純度、高密度的電熔原料;在磚料中添加適量的ZrO2;選擇磚料合理的粒度分布，控制磚的氣孔率等。以提高鎂鈣磚的耐高溫腐蝕性，耐機(jī)械磨損性和熱震穩(wěn)定性等高溫性能。另外，還要根據(jù)不同的使用條件，開(kāi)發(fā)不同使用性能的鎂鈣磚，使之形成系列化。
(3)開(kāi)發(fā)精煉鋼包用干式鎂鈣搗打料
鎂鈣材料具有凈化鋼水的功能，特別適用于各種精煉鋼包(爐)。因此，為了滿足潔凈鋼冶煉的需要，應(yīng)開(kāi)發(fā)精煉鋼包(爐)用干式鎂鈣搗打料和相應(yīng)的施工及烘烤技術(shù)。一旦開(kāi)發(fā)成功，將是一種非常受歡迎的鎂鈣耐火材料。
(4)開(kāi)發(fā)鎂鈣澆注料
由于含CaO的耐火材料易水化，使它的生產(chǎn)和使用受到很大的限制，特別是高CaO含量的耐火材料。因此，國(guó)內(nèi)外都在對(duì)含CaO耐火原料的防水化技術(shù)進(jìn)行研宄。主要方法是采用碳化法和磷酸浸漬法對(duì)含CaO耐火原料的顆粒表面進(jìn)行處理，或者在顆粒表面涂抹無(wú)水有機(jī)材料，形成防水化保護(hù)層，使CaO與外界隔絕達(dá)到防止水化的目的?；蛘咴谂淞蠒r(shí)加入某些添加物(TiO2、ZrO2等)，在燒結(jié)過(guò)程中添加物與CaO反應(yīng)生成抗水化的高溫化合物。這些研宄工作都取得了一定的成果，但仍處于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段，很難應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。因此，要繼續(xù)深入開(kāi)展鎂鈣耐火原料的防水化技術(shù)的科技攻關(guān)，該項(xiàng)技術(shù)一旦突破，在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用，就能夠開(kāi)發(fā)鎂鈣質(zhì)澆注料，用于各種精煉鋼包和中間包等。
(5)開(kāi)發(fā)水泥窯用鎂鈣耐火材料
目前，國(guó)外許多國(guó)家已在水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶和過(guò)渡帶等區(qū)段廣泛使用鎂鈣磚，取代鎂鉻磚，避免了因使用鎂鉻磚對(duì)環(huán)境造成污染。其中美國(guó)水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶各種鎂鈣磚使用率已達(dá)到86%，我國(guó)只有少數(shù)廠家在水泥回轉(zhuǎn)窯上使用進(jìn)口的鎂鈣磚。因此，必須根據(jù)我國(guó)的國(guó)情，借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，利用我國(guó)豐富的天然白云石資源，開(kāi)發(fā)水泥回轉(zhuǎn)窯用鎂鈣磚。
隨著我國(guó)不銹鋼和潔凈鋼生產(chǎn)的快速發(fā)展，我國(guó)的鎂鈣耐火材料又進(jìn)入了新的發(fā)展階段?？梢灶A(yù)測(cè)，鎂鈣耐火材料將成為我國(guó)主要的優(yōu)質(zhì)堿性耐火材料品種，不僅能夠滿足我國(guó)不銹鋼和潔凈鋼生產(chǎn)及其他行業(yè)的需要，而且還可以出口。
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