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摘要：文章重(zhong)點針對不定(ding)形(xing)耐火(huo)材(cai)料(liao)(liao)存在的(de)高能耗問題展開了分析和研(yan)究(jiu)，并且有效(xiao)提(ti)出了不定(ding)形(xing)耐火(huo)材(cai)料(liao)(liao)的(de)節(jie)能化研(yan)究(jiu)方法，有效(xiao)提(ti)高不定(ding)形(xing)耐火(huo)材(cai)料(liao)(liao)的(de)節(jie)能性效(xiao)益，為不定(ding)形(xing)耐火(huo)材(cai)料(liao)(liao)的(de)使用提(ti)出了全新的(de)發展方向。
引言
不定形耐火材料在我(wo)國冶金建(jian)材以及(ji)有(you)色金屬等(deng)高溫服務工作中有(you)著(zhu)廣泛的應用，其(qi)中大(da)約有(you)70%的材料用于(yu)鋼鐵的冶煉，77%用于建材行業(ye)，有色金屬行業(ye)的(de)使(shi)用量占到了3%。在(zai)(zai)最近幾年的(de)(de)發展過程(cheng)中(zhong)(zhong)，日(ri)美歐(ou)洲等(deng)一些(xie)發達國(guo)家，在(zai)(zai)鋼鐵(tie)材料(liao)的(de)(de)生產(chan)總量上(shang)沒有(you)新的(de)(de)突破，但(dan)是印度巴西等(deng)國(guo)家在(zai)(zai)鋼鐵(tie)的(de)(de)總生產(chan)量上(shang)不(bu)斷上(shang)漲，全(quan)球范(fan)圍內的(de)(de)鋼鐵(tie)材料(liao)生產(chan)總量呈現出全(quan)面上(shang)漲的(de)(de)趨(qu)勢。但(dan)是在(zai)(zai)其他(ta)材料(liao)的(de)(de)生產(chan)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，比如(ru)水(shui)泥(ni)、玻(bo)璃、有(you)色金(jin)屬以及陶瓷的(de)(de)行業(ye)，在(zai)(zai)我(wo)國(guo)以及東南亞等(deng)地區發展速(su)度非常迅速(su)，工(gong)業(ye)爐是高溫(wen)工(gong)業(ye)生產(chan)過程(cheng)中(zhong)(zhong)消耗(hao)(hao)(hao)能量較大(da)的(de)(de)設備，該環節的(de)(de)能量消耗(hao)(hao)(hao)量占到了總能耗(hao)(hao)(hao)的(de)(de)40%~70%之(zhi)間。比如(ru)，冶金爐(lu)就通過爐(lu)體(ti)的(de)散熱損失占到(dao)了(le)總供(gong)給熱量的(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(bu)定(ding)形(xing)耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)(liao)(liao)不(bu)需(xu)要預先(xian)進行成(cheng)型和燒制，已經成(cheng)為耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)(liao)(liao)當中非(fei)常重要的(de)(de)(de)(de)構成(cheng)環節，我國在(zai)不(bu)定(ding)形(xing)耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)技術研發上取得了非(fei)常明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)成(cheng)績，在(zai)不(bu)耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)使用(yong)程度上越來(lai)越高(gao)(gao)，材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)基礎性能可以(yi)有(you)效滿足(zu)國內高(gao)(gao)溫產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)工(gong)(gong)(gong)作要求(qiu)。但是(shi)隨著我國高(gao)(gao)溫工(gong)(gong)(gong)業(ye)產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)(de)發展速度不(bu)斷(duan)加快(kuai)，尤(you)其是(shi)國家提出(chu)了高(gao)(gao)溫產(chan)業(ye)節能減排的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)作要求(qiu)之后，不(bu)定(ding)形(xing)耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)節能化工(gong)(gong)(gong)作是(shi)一項非(fei)常艱(jian)巨的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)作任務，需(xu)要有(you)效降低爐壁(bi)外部表(biao)面的(de)(de)(de)(de)熱(re)量散失(shi)，通過(guo)提高(gao)(gao)爐壁(bi)的(de)(de)(de)(de)厚(hou)度，選用(yong)導熱(re)率較小的(de)(de)(de)(de)保溫隔熱(re)材(cai)料(liao)(liao)(liao)來(lai)加以(yi)應用(yong)，有(you)效提高(gao)(gao)不(bu)定(ding)形(xing)耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)節能化工(gong)(gong)(gong)作效果(guo)。
2不定型耐火原料節能措施分析
2.1輕質原料
當(dang)前(qian)比較常見的(de)(de)(de)(de)多孔(kong)不(bu)定形耐火材(cai)(cai)料(liao)和多孔(kong)陶瓷的(de)(de)(de)(de)制備方(fang)式基本(ben)相(xiang)同(tong)，主(zhu)要的(de)(de)(de)(de)方(fang)法包含了添加造孔(kong)劑法、發(fa)泡(pao)法、凝膠(jiao)注模法以(yi)及有(you)機泡(pao)沫浸(jin)漬法等。在這些(xie)工作(zuo)方(fang)法當(dang)中(zhong)會(hui)出(chu)現有(you)機物(wu)分解產生有(you)毒性氣體，整個工藝流程相(xiang)對(dui)比較復(fu)雜，前(qian)期的(de)(de)(de)(de)經濟成本(ben)投入量相(xiang)對(dui)較大，同(tong)時還會(hui)出(chu)現材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)孔(kong)徑較大、強度(du)偏低(di)等問題(ti)。不(bu)定形耐火材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)輕質化處理(li)之(zhi)后，可(ke)(ke)以(yi)有(you)效(xiao)實現材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)節能(neng)工作(zuo)效(xiao)果，尤其是針對(dui)微孔(kong)化的(de)(de)(de)(de)處理(li)方(fang)法，不(bu)但可(ke)(ke)以(yi)提高耐火材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)使(shi)用強度(du)，同(tong)時還可(ke)(ke)以(yi)有(you)效(xiao)降低(di)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)熱傳導率(lv)，在不(bu)影響材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)抗渣性能(neng)基礎之(zhi)上，可(ke)(ke)以(yi)有(you)效(xiao)降低(di)耐火材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)能(neng)耗損失量。
2.2空心球原(yuan)料
氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁空心(xin)球(qiu)(qiu)是輕質(zhi)耐火材(cai)料當中比較重要的(de)(de)原(yuan)材(cai)料之一，除此之外還有開發氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂、空心(xin)球(qiu)(qiu)、玻璃球(qiu)(qiu)等相(xiang)關方法。通過使用(yong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂空心(xin)球(qiu)(qiu)來有效替代氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁空心(xin)球(qiu)(qiu)，制作成多孔的(de)(de)原(yuan)材(cai)料。通過回轉(zhuan)抗渣(zha)侵(qin)蝕實驗之后(hou)，在(zai)同等的(de)(de)工作條(tiao)件下，抵抗氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鐵的(de)(de)溶渣(zha)損失率以及抗滲透性能力，相(xiang)比于氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁空心(xin)球(qiu)(qiu)的(de)(de)多孔材(cai)料超出了5~10倍。使用玻璃(li)(li)制造(zao)和加工過程中產生(sheng)的廢玻璃(li)(li)，通過發泡技(ji)術(shu)生(sheng)產得到玻璃(li)(li)空心球，在材(cai)料的填充(chong)密度上范圍保持在0.35~0.42gcm-3平均的粒徑大小為0.25和(he)2.0mm。通過(guo)這種玻璃(li)空心球所制成的澆注材料(liao)，隨著(zhu)外(wai)部溫度的不斷升(sheng)高，玻璃(li)空心球和澆鑄材料(liao)的基質之(zhi)間會出現結晶化反應，有效提高了澆筑材料(liao)的耐熱性能(neng)，同時(shi)還產生了一定的膨(peng)脹(zhang)現象。
2.3微孔(kong)原(yuan)料
通過在(zai)黏土當(dang)中添加金(jin)屬鋁粉和鎂粉， 將材料合成體積密度(du)大小為1.48gcm-3的(de)微(wei)孔， 同(tong)樣使用金屬(shu)鋁(lv)作(zuo)為(wei)添加劑，使用氧化(hua)鋯和(he)莫(mo)來石作(zuo)為(wei)復合材料(liao)，通過原位分解的(de)處理方法，從中得(de)到了莫(mo)來石、尖晶(jing)石以及(ji)鎂橄(gan)欖石等高強度微(wei)孔材料(liao)， 材料(liao)的(de)孔徑(jing)大小不超過10um。通過使用原(yuan)位分解法， 所(suo)制取的不定(ding)形材料的密(mi)度大(da)小為1.0gcm-3， 材(cai)料(liao)主要是以六鋁酸鈣作(zuo)為輕(qing)質的(de)耐火材(cai)料(liao)。通過(guo)高溫處理之(zhi)后得到了以為主要構成(cheng)成(cheng)分的(de)高純度(du)微(wei)孔材(cai)料(liao)，該材(cai)料(liao)的(de)體積密度(du)大小(xiao)為0.70gcm-3材(cai)料(liao)的微(wei)孔尺寸大(da)小(xiao)為(wei)1~5um， 溫度在25~7400℃之間的熱傳導率(lv)范圍在0.15~0.5Wm-1K-1.
2.4均化燒(shao)吉(ji)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(nai)火(huo)氧(yang)化(hua)物(wu)微粉是(shi)(shi)不定(ding)型耐(nai)火(huo)材料(liao)當中非常(chang)常(chang)見的(de)耐(nai)火(huo)原材料(liao)，這種氧(yang)化(hua)物(wu)微粉除(chu)了二氧(yang)化(hua)硅微粉之外，消耗量比(bi)較大的(de)氧(yang)化(hua)鋁(lv)微粉，在制(zhi)備工作中通常(chang)選(xuan)擇(ze)的(de)是(shi)(shi)化(hua)學法(fa)或(huo)者是(shi)(shi)液相法(fa)來進(jin)行生產，這種方法(fa)對環境(jing)的(de)污染程度相對較低，同時(shi)具有良好(hao)的(de)節(jie)能(neng)工作效果。通過(guo)使(shi)用(yong)剛玉(yu)、鎂鋁(lv)尖晶石(shi)(shi)以(yi)及鋯英石(shi)(shi)等材料(liao)，選(xuan)擇(ze)機(ji)械生產的(de)方式需要經(jing)過(guo)長時(shi)間的(de)打磨。通過(guo)施(shi)工機(ji)械磨球的(de)方式，相比(bi)較于干法(fa)和濕法(fa)來講，對鋁(lv)鎂材料(liao)的(de)顆粒度影(ying)響相對比(bi)較明顯。通過(guo)干法(fa)粉磨的(de)方式，將(jiang)材料(liao)的(de)顆粒直徑控制(zhi)在70pm尺寸(cun)以下有著諸多困難，通(tong)過濕法粉(fen)磨(mo)的(de)方(fang)式也至少(shao)需要(yao)兄以上。相關研究工(gong)作人員(yuan)通(tong)過分析了不同(tong)的(de)粉(fen)磨(mo)方(fang)式，對電熔尖晶(jing)石和(he)鎂砂細粉(fen)粒(li)度所產生(sheng)影(ying)響，通(tong)過實驗結果分析可以得出(chu)，通(tong)過震動粉(fen)磨(mo)的(de)方(fang)式，不會造成(cheng)材料表面(mian)出(chu)現不同(tong)程度的(de)缺陷問題，而通(tong)過氣流粉(fen)磨(mo)的(de)方(fang)式整體(ti)的(de)效(xiao)果并不是非(fei)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)密度的(de)(de)(de)隔熱材(cai)料(liao)使(shi)(shi)用(yong)(yong)過程中(zhong)，對(dui)(dui)不定形材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)(yong)程度相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)高，會(hui)因為(wei)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)強(qiang)度大小的(de)(de)(de)變化造成(cheng)結構出現(xian)(xian)損壞(huai)或者(zhe)是材(cai)料(liao)性能(neng)失效等方面的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)。高強(qiang)度材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)密度相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)大，但是材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)隔熱性能(neng)相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)低(di)。比如使(shi)(shi)用(yong)(yong)耐火纖維(wei)板材(cai)料(liao)，在(zai)長時間的(de)(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)(yong)條(tiao)件下會(hui)出現(xian)(xian)結晶變質等不良問(wen)題(ti)。相(xiang)關研究(jiu)工(gong)作人員通過向材(cai)料(liao)當(dang)中(zhong)添(tian)加20%的(de)(de)莫來(lai)石材(cai)料(liao)，并且將(jiang)其和一級鋁礬材(cai)料(liao)等進行(xing)混合，形成(cheng)新型(xing)的(de)(de)水泥混合澆注材(cai)料(liao)，材(cai)料(liao)的(de)(de)整體性(xing)能(neng)表現(xian)非常優(you)良，具(ju)有非常明(ming)顯(xian)的(de)(de)節能(neng)效(xiao)果。
3.2鋼包輕質鋁鎂澆注料
鋼(gang)包輕(qing)質鋁(lv)鎂澆注料是二(er)次(ci)精(jing)煉(lian)工作過(guo)程中非常重要的設備(bei)類型，鋼(gang)水的溫度相對較高，并且停(ting)留的時間較長(chang)，因此在(zai)熱(re)量(liang)的損(sun)失量(liang)上(shang)也相對較大(da)。通過(guo)向(xiang)其中添加(jia)氧(yang)化鋁(lv)等物質，在(zai)高溫分解之后會形成鋁(lv)鎂尖晶石材(cai)料，材(cai)料會隨(sui)著體積的不斷增大(da)而表現出致密(mi)性，材(cai)料的熱(re)傳導系數也有所下降(jiang)，整體的節能效果也非常明顯。
4結語
為(wei)了有效實現不定形(xing)耐火材(cai)(cai)料(liao)的節能化效果，材(cai)(cai)料(liao)的原材(cai)(cai)料(liao)組(zu)織結(jie)(jie)構會(hui)從致密(mi)型結(jie)(jie)構轉(zhuan)化成為(wei)微孔(kong)輕(qing)質化結(jie)(jie)構，生產方式可(ke)以選擇均(jun)化燒結(jie)(jie)法(fa)，通(tong)過(guo)材(cai)(cai)料(liao)的輕(qing)量(liang)化處理之后，整體的節能工作效果得到了明顯的提(ti)升。
