咨(zi)詢熱(re)線： 0371-69233258
咨(zi)詢熱(re)線： 0371-69233258
摘要：文章重點針對不定(ding)形(xing)耐火材料(liao)存在的(de)高能(neng)耗問(wen)題展開了分析(xi)和(he)研(yan)(yan)究(jiu)，并且有(you)效提出了不定(ding)形(xing)耐火材料(liao)的(de)節能(neng)化研(yan)(yan)究(jiu)方法，有(you)效提高不定(ding)形(xing)耐火材料(liao)的(de)節能(neng)性效益，為不定(ding)形(xing)耐火材料(liao)的(de)使用提出了全(quan)新的(de)發展方向。
引言(yan)
不(bu)定形耐火材(cai)料在我國(guo)冶金(jin)建材(cai)以及有(you)色金(jin)屬等高溫服(fu)務(wu)工作中(zhong)有(you)著廣泛的應用(yong)，其(qi)中(zhong)大約(yue)有(you)70%的材料用于鋼鐵的冶煉，77%用于(yu)建材行業，有(you)色金屬行業的使用量占到(dao)了(le)3%。在(zai)最近幾年的(de)(de)發展過(guo)程中，日美歐洲(zhou)等(deng)一些(xie)發達國家，在(zai)鋼(gang)鐵材料(liao)的(de)(de)生產總量(liang)上沒有新的(de)(de)突破(po)，但是印度巴西等(deng)國家在(zai)鋼(gang)鐵的(de)(de)總生產量(liang)上不斷上漲，全球范圍內的(de)(de)鋼(gang)鐵材料(liao)生產總量(liang)呈現出(chu)全面上漲的(de)(de)趨勢。但是在(zai)其他(ta)材料(liao)的(de)(de)生產過(guo)程中，比如水(shui)泥、玻(bo)璃、有色(se)金(jin)屬(shu)以及陶瓷的(de)(de)行業(ye)(ye)，在(zai)我國以及東(dong)南亞等(deng)地區發展速度非常迅速，工(gong)業(ye)(ye)爐是高溫工(gong)業(ye)(ye)生產過(guo)程中消耗(hao)能(neng)量(liang)較大的(de)(de)設備(bei)，該環節(jie)的(de)(de)能(neng)量(liang)消耗(hao)量(liang)占(zhan)到了(le)總能(neng)耗(hao)的(de)(de)40%~70%之間(jian)。比如，冶金爐就(jiu)通(tong)過爐體的(de)散(san)熱(re)損失占到(dao)了(le)總(zong)供給熱(re)量的(de)75%~50%之間。由此可以看出，不定形耐火材料在實際的使用和生產過程中存在能源消耗較大等問題，需要提出相應的節能化處理方法來有效實現不定形耐火材料的節能工作效果。
1不定形耐火材料的使用發展狀況
不定形(xing)(xing)耐火材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)不需(xu)要預(yu)先(xian)進行成型和燒制，已經成為耐火材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)當(dang)中非(fei)常重要的(de)(de)構成環節(jie)(jie)，我國(guo)在不定形(xing)(xing)耐火材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)技術研發(fa)上取(qu)得了非(fei)常明顯的(de)(de)成績，在不耐火材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)使用(yong)程度上越來(lai)越高(gao)(gao)，材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)基礎性能可以有(you)(you)效(xiao)(xiao)(xiao)滿(man)足國(guo)內高(gao)(gao)溫(wen)產(chan)(chan)(chan)業(ye)(ye)的(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)要求(qiu)。但(dan)是隨(sui)著我國(guo)高(gao)(gao)溫(wen)工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)產(chan)(chan)(chan)業(ye)(ye)的(de)(de)發(fa)展速度不斷加快，尤其是國(guo)家提(ti)(ti)出了高(gao)(gao)溫(wen)產(chan)(chan)(chan)業(ye)(ye)節(jie)(jie)能減(jian)排的(de)(de)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)要求(qiu)之后，不定形(xing)(xing)耐火材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)節(jie)(jie)能化(hua)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)是一項非(fei)常艱巨的(de)(de)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)任務，需(xu)要有(you)(you)效(xiao)(xiao)(xiao)降低(di)爐壁(bi)外部表面的(de)(de)熱(re)量散失(shi)，通過提(ti)(ti)高(gao)(gao)爐壁(bi)的(de)(de)厚(hou)度，選用(yong)導熱(re)率較小(xiao)的(de)(de)保溫(wen)隔熱(re)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)來(lai)加以應(ying)用(yong)，有(you)(you)效(xiao)(xiao)(xiao)提(ti)(ti)高(gao)(gao)不定形(xing)(xing)耐火材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)節(jie)(jie)能化(hua)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)效(xiao)(xiao)(xiao)果。
2不定型耐火原料節能措施分析
2.1輕質原料
當前(qian)(qian)比(bi)較常(chang)見的(de)(de)多孔(kong)(kong)(kong)不(bu)定形耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)和多孔(kong)(kong)(kong)陶瓷的(de)(de)制備方式基(ji)本(ben)相同(tong)，主要的(de)(de)方法包含了添加造孔(kong)(kong)(kong)劑法、發泡法、凝膠注模法以(yi)(yi)及有(you)(you)機泡沫浸漬法等。在這些工(gong)作方法當中(zhong)會出(chu)現(xian)有(you)(you)機物分(fen)解產生有(you)(you)毒性氣體(ti)，整個工(gong)藝流程相對(dui)比(bi)較復雜，前(qian)(qian)期的(de)(de)經濟成本(ben)投入量相對(dui)較大，同(tong)時還(huan)會出(chu)現(xian)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)徑較大、強度偏低等問題。不(bu)定形耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)輕質(zhi)化(hua)處理(li)之后(hou)，可以(yi)(yi)有(you)(you)效(xiao)(xiao)實(shi)現(xian)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)節能(neng)工(gong)作效(xiao)(xiao)果，尤(you)其是針對(dui)微孔(kong)(kong)(kong)化(hua)的(de)(de)處理(li)方法，不(bu)但可以(yi)(yi)提高耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)使用強度，同(tong)時還(huan)可以(yi)(yi)有(you)(you)效(xiao)(xiao)降低材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)熱傳導率，在不(bu)影響材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)抗(kang)渣性能(neng)基(ji)礎之上，可以(yi)(yi)有(you)(you)效(xiao)(xiao)降低耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)能(neng)耗(hao)損失量。
2.2空心球原料(liao)
氧化(hua)鋁(lv)空(kong)心(xin)球(qiu)是(shi)輕質(zhi)耐火材(cai)料(liao)當中比(bi)較重要的原材(cai)料(liao)之一(yi)，除此之外還(huan)有開發(fa)氧化(hua)鎂、空(kong)心(xin)球(qiu)、玻璃(li)球(qiu)等相關(guan)方法。通過使用氧化(hua)鎂空(kong)心(xin)球(qiu)來(lai)有效替(ti)代氧化(hua)鋁(lv)空(kong)心(xin)球(qiu)，制作成多(duo)(duo)孔的原材(cai)料(liao)。通過回(hui)轉(zhuan)抗渣侵蝕實驗(yan)之后，在同(tong)等的工(gong)作條(tiao)件下(xia)，抵抗氧化(hua)鐵(tie)的溶渣損失率以及(ji)抗滲透性能力，相比(bi)于氧化(hua)鋁(lv)空(kong)心(xin)球(qiu)的多(duo)(duo)孔材(cai)料(liao)超出了5~10倍。使用玻(bo)(bo)璃(li)制造和(he)加工(gong)過(guo)程中產(chan)生(sheng)的廢玻(bo)(bo)璃(li)，通過(guo)發泡技術生(sheng)產(chan)得到(dao)玻(bo)(bo)璃(li)空心球(qiu)，在材料的填充密(mi)度上范圍保持在0.35~0.42gcm-3平均的粒徑大小為(wei)0.25和2.0mm。通過(guo)這(zhe)種(zhong)玻(bo)(bo)璃(li)空(kong)心(xin)球所(suo)制(zhi)成的澆(jiao)(jiao)注材(cai)料(liao)，隨著外(wai)部溫(wen)度(du)的不斷升高，玻(bo)(bo)璃(li)空(kong)心(xin)球和澆(jiao)(jiao)鑄材(cai)料(liao)的基質之(zhi)間會出現(xian)結晶化反應(ying)，有效提(ti)高了澆(jiao)(jiao)筑材(cai)料(liao)的耐(nai)熱(re)性能(neng)，同(tong)時還產(chan)生了一(yi)定的膨脹(zhang)現(xian)象。
2.3微(wei)孔原料
通過在(zai)黏(nian)土當中(zhong)添(tian)加(jia)金屬鋁(lv)粉和鎂粉， 將材料合成體(ti)積密度(du)大小為1.48gcm-3的(de)微(wei)孔(kong)(kong)， 同樣(yang)使(shi)用金屬鋁作為(wei)添加劑(ji)，使(shi)用氧化(hua)鋯和(he)莫(mo)來石作為(wei)復合材料，通(tong)過(guo)原位分解的(de)處理方法，從中得到了(le)莫(mo)來石、尖(jian)晶石以及鎂橄欖(lan)石等高強(qiang)度(du)微(wei)孔(kong)(kong)材料， 材料的(de)孔(kong)(kong)徑(jing)大(da)小(xiao)不(bu)超過(guo)10um。通過使用原位分解法， 所制取(qu)的不定形材料的密(mi)度大小為1.0gcm-3， 材(cai)料主要是以(yi)六鋁酸鈣作為(wei)輕質的耐火材(cai)料。通過(guo)高(gao)溫處理之后得到了以(yi)為(wei)主要構成(cheng)成(cheng)分的高(gao)純度微(wei)孔材(cai)料，該材(cai)料的體積(ji)密度大小為(wei)0.70gcm-3材料的微孔(kong)尺寸大小為1~5um， 溫度在(zai)25~7400℃之間(jian)的熱(re)傳導(dao)率范圍在0.15~0.5Wm-1K-1.
2.4均化燒(shao)吉料
耐火原材料在經過熔融之后會形成質地比較密集的顆粒材料，材料的整體抗渣和抗侵蝕能力得到了明顯的提升。但是以為內熱傳導率的增加，在能耗方面也有所上升。這種方法和電熔法相比，燒結所得到的耐火材料在溫度性能上有所下滑，但是材料的結晶粒度以及體積密度都明顯下降，有效控制了耐火材料的溫度傳導效果，實現了良好的隔溫的工作效果，降低了熱量損失，實現了良好的節能工作效果。與此同時，我國在耐火原材料方面，因此原材料的的礦床受到外部環境的影響程度相對較大，在材料的開采工作當中會造成資源受到不同程度的破壞問題，同時對外部環境的影響也非常明顯。因此，在理論層面上使用均化工藝，使用燒結法相比于電熔法來講，可以生產出性能更加優良，導熱率更低的耐火材料，整體的節能工作效果非常明顯。
2.5耐火氧化物微粉
耐火氧化(hua)物微粉是(shi)不定型耐火材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)當中(zhong)非常(chang)常(chang)見(jian)的(de)(de)耐火原材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，這(zhe)種氧化(hua)物微粉除了二氧化(hua)硅微粉之(zhi)外，消耗(hao)量比(bi)較(jiao)(jiao)大的(de)(de)氧化(hua)鋁微粉，在制(zhi)(zhi)備工(gong)作中(zhong)通常(chang)選(xuan)擇的(de)(de)是(shi)化(hua)學法或者(zhe)是(shi)液(ye)相法來進行生產(chan)，這(zhe)種方(fang)法對(dui)環(huan)境的(de)(de)污染程度(du)(du)相對(dui)較(jiao)(jiao)低，同時(shi)(shi)具有良好(hao)的(de)(de)節能(neng)工(gong)作效果(guo)。通過使用剛玉、鎂鋁尖(jian)晶石(shi)以及鋯英石(shi)等材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，選(xuan)擇機械(xie)生產(chan)的(de)(de)方(fang)式需(xu)要經過長(chang)時(shi)(shi)間的(de)(de)打(da)磨。通過施工(gong)機械(xie)磨球的(de)(de)方(fang)式，相比(bi)較(jiao)(jiao)于干(gan)法和(he)濕法來講(jiang)，對(dui)鋁鎂材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)顆粒(li)度(du)(du)影(ying)響相對(dui)比(bi)較(jiao)(jiao)明顯。通過干(gan)法粉磨的(de)(de)方(fang)式，將材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)顆粒(li)直徑控制(zhi)(zhi)在70pm尺寸以(yi)(yi)下(xia)有著(zhu)諸多困(kun)難，通(tong)過(guo)濕法(fa)粉(fen)(fen)磨的方式(shi)也至少需(xu)要兄(xiong)以(yi)(yi)上。相(xiang)關研究工作(zuo)人員通(tong)過(guo)分析了不同的粉(fen)(fen)磨方式(shi)，對電熔尖晶石和鎂(mei)砂細粉(fen)(fen)粒度(du)所(suo)產(chan)生影響(xiang)，通(tong)過(guo)實(shi)驗結果分析可以(yi)(yi)得出(chu)，通(tong)過(guo)震動(dong)粉(fen)(fen)磨的方式(shi)，不會造成材料表面出(chu)現不同程(cheng)度(du)的缺陷問題，而通(tong)過(guo)氣流粉(fen)(fen)磨的方式(shi)整體的效果并(bing)不是非常明顯。
3不定型耐火產品的節能化效果
3.1輕量化不定性爐襯
在(zai)低(di)密度(du)的(de)隔熱材(cai)料(liao)使(shi)(shi)用過(guo)程中，對(dui)不定(ding)形材(cai)料(liao)的(de)使(shi)(shi)用程度(du)相(xiang)對(dui)較(jiao)高，會(hui)因(yin)為材(cai)料(liao)的(de)強度(du)大(da)小的(de)變化造成結(jie)構出現損壞或者是(shi)材(cai)料(liao)性能(neng)失效等(deng)方面的(de)問題。高強度(du)材(cai)料(liao)的(de)密度(du)相(xiang)對(dui)較(jiao)大(da)，但是(shi)材(cai)料(liao)的(de)隔熱性能(neng)相(xiang)對(dui)較(jiao)低(di)。比如使(shi)(shi)用耐火纖維板材(cai)料(liao)，在(zai)長時間(jian)的(de)使(shi)(shi)用條件(jian)下會(hui)出現結(jie)晶(jing)變質等(deng)不良問題。相(xiang)關研究工作人(ren)員通過(guo)向材(cai)料(liao)當中添(tian)加20%的(de)莫來石材料(liao)(liao)，并(bing)且(qie)將其和(he)一級(ji)鋁礬材料(liao)(liao)等進行混合(he)，形成新型的(de)水(shui)泥混合(he)澆注材料(liao)(liao)，材料(liao)(liao)的(de)整(zheng)體(ti)性能表(biao)現非常(chang)優良，具(ju)有非常(chang)明(ming)顯(xian)的(de)節能效果(guo)。
3.2鋼包輕質鋁鎂澆注料
鋼包(bao)輕(qing)質鋁(lv)鎂澆注料是二次精煉工作過程中(zhong)(zhong)非常(chang)重要的(de)設(she)備類型，鋼水(shui)的(de)溫度(du)相對較(jiao)(jiao)高(gao)，并且停留的(de)時間較(jiao)(jiao)長，因此在熱量(liang)(liang)的(de)損失(shi)量(liang)(liang)上(shang)也(ye)相對較(jiao)(jiao)大(da)。通過向(xiang)其中(zhong)(zhong)添加氧化鋁(lv)等物質，在高(gao)溫分解之后會形成(cheng)鋁(lv)鎂尖晶石材(cai)料，材(cai)料會隨著(zhu)體積的(de)不斷增(zeng)大(da)而(er)表現出致密性，材(cai)料的(de)熱傳(chuan)導系數也(ye)有所下降，整體的(de)節能效(xiao)果(guo)也(ye)非常(chang)明顯。
4結語
為了有效(xiao)實現不(bu)定形耐火(huo)材(cai)料的(de)(de)節能(neng)化效(xiao)果，材(cai)料的(de)(de)原材(cai)料組織結構(gou)會從致密型結構(gou)轉(zhuan)化成為微孔輕(qing)質化結構(gou)，生產方式可(ke)以選(xuan)擇(ze)均化燒結法(fa)，通(tong)過材(cai)料的(de)(de)輕(qing)量化處理(li)之后，整體的(de)(de)節能(neng)工作(zuo)效(xiao)果得到了明顯的(de)(de)提升。
