第二屆世界耐火材料大會論文綜述
陶若璋1,劉解華2，周寧生3
1 中國耐火材料行業(yè)協(xié)會,北京2 洛陽耐火材料研究院，471039瓤湘，河南省洛陽市3 河南科技大學,471039, 河南省洛陽市
第二屆世界耐火材料大會于2004年6月27-29日在新加坡Suntec國際會展中心舉辦. 本次大會由世界耐火材料網(wǎng)站主辦,支持單位和組織有：日本耐火材料技術(shù)協(xié)會, 中國耐火材料行業(yè)協(xié)會,印度陶瓷學會瞎嬉，以及<中國耐火材料>雜志和<鋼與冶金>雜志拗小。來自中國莹弊、法國毕匀、德國璃岳、印度年缎、日本、南韓铃慷、俄羅斯晦款、新加坡、英國枚冗、美國缓溅、烏克蘭、意大利赁温、羅馬尼亞坛怪、馬來西亞、臺灣等16個國家和地區(qū)的約150名代表參加了大會股囊。
6月28日上午舉行了隆重的開幕式袜匿。開幕式由世界耐火材料網(wǎng)站總裁君君瓦拉女士主持，并致開幕詞稚疹。她首先代表組委會對與會者表示熱烈的歡迎居灯，對第一屆會議以來的兩年多時間里世界耐火材料所發(fā)生的變化以及所取得的進步作了回顧。世界鋼鐵工業(yè)排名第二的LNM集團采購總經(jīng)理阿乍哈先生作開題報告内狗。報告指出怪嫌，過去兩年世界經(jīng)濟顯示強勁增長趨勢，尤其中國鋼鐵產(chǎn)量以20％的速度增長柳沙。世界鋼鐵工業(yè)兼并重組岩灭，歐盟經(jīng)濟擴張，鋼鐵價格增長以及各國越來越嚴酷的環(huán)境保護條文決定了耐火材料及其用戶的發(fā)展方向赂鲤。他強調(diào)耐火材料生產(chǎn)者與用戶工業(yè)之間的合作是至關(guān)重要的.游戲規(guī)則在變化,將來還要變,耐火材料工業(yè)創(chuàng)新以及與用戶工業(yè)的良好的伙伴關(guān)系才會使你立于不敗之地噪径。
大會邀請了幾位國際著名專家作特邀報告柱恤。原美國俄亥俄洲大學教授SEMLER,美國亞拉巴馬大學教授BRADT, 原日本名古屋大學教授山口明良分別就尖晶石耐火原料,美國,日本耐火材料發(fā)展現(xiàn)狀，及其新的抗氧化劑對鎂碳磚抗氧化性能的改善作了精辟的論述找爱。我國河南科技大學周寧生博士,寶鋼集團公司教授級高工邰力也分別就耐火原料的發(fā)展和寶鋼對耐火材料的新要求作了引人注目的演講.中國耐火材料行業(yè)協(xié)會會長陶若璋對與會者提出的中國耐火材料行業(yè)發(fā)展的問題作了精彩的解答.大會還播放了對因故不能到會的著名專家所做的專題采訪.如中國鄭州大學鐘香崇院士訪談,德國耐火材料協(xié)會會長的訪談等,引起了與會者的興趣.
在大會作報告的還有梗顺，維蘇威印度公司總裁GUPTA,奧地利VAI公司副總裁GRUBER,日本品川耐火材料公司海外部總裁TSUKAMOTO, 日本川旭肖子玻璃陶瓷公司總裁ISHINO, 日本黑奇播磨公司原料采購部總裁MINORU,韓國朝鮮耐火材料公司研發(fā)部SUNWOO博士。美國ALMATIS公司技術(shù)經(jīng)理劉新域,印度陶瓷與玻璃研究所MAITI博士, 印度聯(lián)合水泥公司總裁DEVESHWAR,馬來西亞INFORTECH公司TAN TEONGBOON.他們分別就耐火材料面臨的挑戰(zhàn)和前景车摄，耐火材料生產(chǎn)商與用戶的合作關(guān)系, 耐火材料原料,連鑄用耐火材料,水泥工業(yè),玻璃工業(yè),有色工業(yè)用耐火材料以及網(wǎng)站在耐火材料工業(yè)的作用作了詳盡的闡述寺谤。
大會共收到論文18篇，內(nèi)容涉及到天然原料和合成材料练般；鋼鐵工業(yè)用耐火材料；水泥锈候，玻璃及陶瓷工業(yè)用耐火材料薄料；其它工業(yè)用耐火材料；基礎(chǔ)理論研究以及耐火材料生產(chǎn)設(shè)備泵琳，質(zhì)量控制摄职，節(jié)能技術(shù)等。現(xiàn)將其要點获列，概述如下：
1 耐火材料發(fā)展趨勢
近幾年全球耐火材料工業(yè)正朝向產(chǎn)量降低, 質(zhì)量提高, 品種增加的趨勢發(fā)展谷市。具體表現(xiàn)為：一方面全球鋼鐵產(chǎn)量總體呈增長趨勢。雖然日本击孩、美國迫悠、歐洲等發(fā)達國家的鋼鐵產(chǎn)量停滯不前，但在以中國巩梢、印度為代表的發(fā)展中國家的鋼鐵產(chǎn)量卻以很快的速度增加创泄。另一方面噸鋼耐火材料的消耗在降低，但噸鋼耐火材料的成本在增加括蝠。
一方面耐火材料的主要用戶如鋼鐵鞠抑、水泥、玻璃忌警、有色金屬等行業(yè)的技術(shù)發(fā)展對耐火材料提出了更高的質(zhì)量和品種的要求搁拙。 另一方面，這些行業(yè)在激烈的質(zhì)量和價格競爭中向耐火材料提出了嚴峻的降低噸產(chǎn)品耐火材料成本的要求法绵，致使耐火材料企業(yè)要以更大的投入加快新的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的開發(fā)與研究以適應(yīng)和滿足這些行業(yè)的要求箕速。原料以高純?yōu)橹鳎烊痪x和人工合成并用朋譬。制品以高純氧化物為主弧满，非氧化物以及復(fù)合材料并重。制品品種則緊緊圍繞用戶的技術(shù)發(fā)展要求開發(fā)綠色此熬，環(huán)保庭呜，節(jié)能滑进，多功能產(chǎn)品。
由于用戶工業(yè)的技術(shù)發(fā)展導(dǎo)致耐火材料消耗大幅降低募谎。過去二十年電爐的發(fā)展導(dǎo)致高爐及焦爐用耐火材料大幅減少扶关。平爐的淘汰以及連鑄的發(fā)展導(dǎo)致大量澆鋼磚的應(yīng)用量減少等等。
水泥行業(yè)用耐火材料比消耗也由過去的每噸熟料消耗1.2kg降至目前的0.8～0.9kg数冬。
有色工業(yè)用耐火材料比消耗由過去12～14kg降至8～10kg节槐。
玻璃工業(yè)、陶瓷工業(yè)用耐火材料比消耗由過去的15kg/t降至目前的8～10kg/t拐纱。
作為耐火材料生產(chǎn)者決不能“見木不見林”铜异，而應(yīng)當具有全球意識〗占埽“注重本地揍庄，面向世界”。
2 耐火原料的發(fā)展
2.1紅柱石,硅線石,藍晶石原料
由于紅柱石,硅線石,藍晶石在高溫下相變?yōu)槟獊硎ǎ獊硎蛎浵禂?shù)較小蚂子，有利于提高材料的抗熱震性。特別是紅柱石缭黔，在材料中添加紅柱石能形成熱應(yīng)力擴散的無數(shù)細微空隙食茎。而紅柱石相變形成的無數(shù)細微空隙，使得因膨脹冷縮在耐材內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力得到釋放馏谨，從而提高了材料的抗熱震性别渔。尤其,硅線石完全莫來石化的溫度較高,這對提高制品高溫抗蠕變性有利。此外惧互，因莫來石化伴隨產(chǎn)生的體積膨脹效應(yīng)也對高溫抗蠕變有利钠糊。
有資料指出，以紅柱石為主原料的紅柱石磚壹哺，其抗蠕變性優(yōu)于普通高鋁磚抄伍、剛玉磚和大部分的莫來石磚。因此,開發(fā)利用“三石”以改善鋁硅系耐火材料的顯微結(jié)構(gòu)和熱力學性能有著很大應(yīng)用空間管宵。
2.2優(yōu)質(zhì)合成耐火原料的研發(fā)
一些發(fā)達國家天然原料使用量在減少,而高純合成原料用量在不斷增長,其原因是大量使用合成原料的不定形耐火材料比例在增加,而大量使用天然原料的粘土磚截珍、高鋁磚、鋯英石磚產(chǎn)量在減少箩朴。另外岗喉，用戶對耐火材料使用壽命延長有更高的要求,這方面高純合成原料更能滿足需要。
以下是最近發(fā)展的有代表性的幾種合成原料：
1)用高嶺土和工業(yè)氧化鋁作原料經(jīng)濕法研磨真空擠壓成球然后在高溫下煅燒制成的莫來石基熟料炸庞，具有良好的熱機械性能钱床，在窯具以及不定形耐火材料方面具有很好的應(yīng)用前景。
2)同樣用高嶺土和荷性鎂砂作原料埠居，經(jīng)濕法研磨查牌，真空擠壓成球事期，然后高溫煅燒，能得到晶體發(fā)育良好的堇青石熟料纸颜，在窯具方面具有很好的應(yīng)用前景兽泣。
3)由于潔凈鋼、低碳鋼胁孙、高氧鋼以及不銹鋼的發(fā)展唠倦，使得含游離鈣的堿性耐火材料在逐漸受到重視,例如,鎂－鈣熟料。
4)礬土基電熔剛玉和礬土基電熔莫來石涮较，礬土基電熔莫來石－氧化鋯以及電熔剛玉－氧化鋯稠鼻，電熔氧化鎂－氧化鋯等合成原料也得到迅速發(fā)展。
5)值得一提的是一種球狀致密空心合成莫來石骨料正在不定形耐火材料生產(chǎn)中應(yīng)用狂票。該材料的特點是其空心外殼壁厚0.2～5mm候齿，直徑1.5mm～40mm，其表面可以光滑苫亦、平整毛肋，也可粗糙怨咪、凹凸不平屋剑，球殼可以是單層，也可以是雙層诗眨。表面突出的部位可以是致密的唉匾，也可以是空心的。因此在澆注料中應(yīng)用不僅能改善材料的隔熱性能匠楚，而且能降低體積密度而不破壞其強度巍膘。
3 鋼鐵工業(yè)用耐火材料
3.1高爐用耐火材料
高爐陶瓷杯的發(fā)展越來越普遍，但需要高抗侵蝕性耐火材料的應(yīng)用保證其使用壽命的延長芋簿。除了設(shè)計方面的變化峡懈，耐火材料材質(zhì)方面也發(fā)生很大變化，例如微孔炭磚代替過去的普通炭塊以降低鐵水的滲透与斤。用過的粘土磚作原料更能適應(yīng)出鐵口炮泥的使用要求肪康。采用灌漿法對高爐背襯進行修補可有效地阻止背襯熱氣流的沖刷，從而延長高爐爐襯壽命撩穿。
3.2轉(zhuǎn)爐用耐火材料
在轉(zhuǎn)爐煉鋼方面磷支，一種水冷技術(shù)和懸掛系統(tǒng)分別在轉(zhuǎn)爐爐殼的上部錐體部位和下部桶體部位得到應(yīng)用，從而減小轉(zhuǎn)爐爐體變形食寡，延長轉(zhuǎn)爐爐襯壽命雾狈，提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)率。這些新技術(shù)的應(yīng)用已對耐火材料的使用產(chǎn)生一定的影響抵皱。使轉(zhuǎn)爐爐齡提高到平均4000爐以上善榛，加之噴補辩蛋，高石灰和白云石的應(yīng)用以及濺渣護爐技術(shù)的應(yīng)用，爐齡超過1萬次是不成問題的锭弊。這是值得耐火材料生產(chǎn)者重視的發(fā)展方向堪澎。
3.3連鑄用浸入式水口
由于連鑄系統(tǒng)的發(fā)展，中間包已由過去的中轉(zhuǎn)站變成現(xiàn)在的影響鑄鋼質(zhì)量和提高鑄鋼生產(chǎn)率的冶金容器味滞。因此樱蛤，許多功能材料逐漸應(yīng)用在中間包內(nèi)，如擋渣堰剑鞍、沖擊板昨凡、過濾器、吹氬透氣塞等蚁署。
浸入式水口作為連鑄用的重要功能耐火材料便脊，所開展的研究重點主要在兩個方面，一是提高渣線部位抗侵蝕性光戈，二是降低內(nèi)壁Al2O3附著哪痰。采取將ZrO2含量增加到88％，以及佳化顆粒尺寸分布的措施可以降低制品的熱膨脹率和氣孔率久妆，提高致密度晌杰，改善抗渣侵蝕性。
另外筷弦，要密切注視用戶工業(yè)的技術(shù)進步肋演，如最近幾年興起的直接還原鐵，以及直流電弧爐煉鋼等新工藝對耐火材料提出的新要求烂琴。
4 水泥爹殊，玻璃，陶瓷以及其它工業(yè)用耐火材料
全世界水泥產(chǎn)量已從1980年的8億噸增加到2003年的18億噸奸绷，預(yù)計到2020年仍將以3.6％的年增長率增長梗夸。水泥工業(yè)生產(chǎn)工藝的變化,從濕法發(fā)展到干法配以預(yù)熱器窯外分解的生產(chǎn)工藝不僅大大提高了水泥生產(chǎn)的效率和生產(chǎn)能力，而且給耐火材料提出了新的要求号醉。噸水泥消耗耐火材料從過去的1.2kg/t水泥降到目前的0.58kg/t水泥反症。有望在2005年降到0.5kg/t水泥。除傳統(tǒng)的鎂磚扣癣，鎂鉻磚惰帽，高鋁磚，粘土磚之外父虑，低水泥澆注料在水泥窯的窯頭和窯尾该酗，冷卻器管道，管道彎頭部位以及分解器底部具有更優(yōu)越的使用效果。
對玻璃工業(yè)用耐火材料所面臨的主要問題是低溫熔融方面的發(fā)展呜魄。無砷材料的熔融工藝悔叽，全氧燃燒技術(shù)以及電助熔技術(shù)的發(fā)展。這些工藝技術(shù)的發(fā)展對耐火材料提出更嚴酷的要求爵嗅。
近幾年娇澎，玻璃窯的壽命已得到很大提高，生產(chǎn)平板玻璃的浮法生產(chǎn)線可達10年之久睹晒。普通玻璃窯壽命為5～7年趟庄，特殊玻璃窯的壽命也達2年，因此耐火材料必須具備高抗侵蝕性伪很，對玻璃質(zhì)量較少影響戚啥，對環(huán)境不造成污染，質(zhì)量穩(wěn)定锉试，節(jié)能效果明顯等功能猫十。
為了改善玻璃質(zhì)量，耐火材料方面所作的努力除采用傳統(tǒng)的31＃呆盖，36＃拖云，41＃鋯剛玉磚（AZS）之外，一種含94％氧化鋯的熔鑄磚（ZFC）也得到發(fā)展应又。這種高氧化鋯熔鑄磚具有比AZS磚更優(yōu)良的性能宙项。例如較少的玻璃相，抗玻璃液侵蝕丁频，大大減少玻璃產(chǎn)品的缺陷杉允，如氣泡邑贴、結(jié)石等席里。因此，這種熔鑄磚可以適應(yīng)各種玻璃的熔煉拢驾，如硅酸鋁玻璃奖磁，電子玻璃以及硼－硅酸鹽玻璃等。
為了適應(yīng)電助熔技術(shù)的發(fā)展繁疤，開發(fā)了一種含90％氧化鋯的熔鑄磚（ZFCR）咖为，其高溫電阻率是ZFC熔鑄磚的10倍。因此顯示了優(yōu)良的抗侵蝕性稠腊。值得注意的是全氧燃燒技術(shù)的發(fā)展將會大大減少玻璃窯大瑄硅磚的使用量躁染，取而代之的將是AZS磚αβ－Al2-O3或β－Al2O3熔鑄磚以及尖晶石磚。
另外架忌，大磚的無損檢驗技術(shù)為保證出廠磚的質(zhì)量也起到至關(guān)重要的作用吞彤。一種電磁波檢測儀的開發(fā)使得出廠磚的質(zhì)量保證得以實現(xiàn)。
5 有色工業(yè)用耐火材料冶煉
有色冶煉主要包括銅、鉛饰恕、鋅挠羔、鎳、銻埋嵌、錫等破加，輕金屬冶煉以鋁和鎂為主。冶煉設(shè)備有閃速爐雹嗦，伊薩麥爐范舀，奧斯麥爐，底吹氧爐了罪，BAIYIN爐等尿背。要求耐火材料具有較長的壽命，節(jié)能捶惜，不污染環(huán)境田藐，安全及較少維修。所用耐火材料包括：低蠕變吱七，高荷軟的硅線石汽久、紅柱石磚，莫來石磚踊餐，各種直接結(jié)合景醇、半再結(jié)合、再結(jié)合熔鑄磚和鎂鉻磚吝岭，鎂鋁尖晶石磚三痰，氧化硅結(jié)合或賽隆結(jié)合碳化硅磚。同時近幾年不定形耐火材料在有色冶煉工業(yè)的應(yīng)用正在逐漸受到重視窜管，如高耐磨性散劫，高抗渣性和熱穩(wěn)定性優(yōu)良的澆注料，抗剝落性優(yōu)良的鋼纖維增強的澆注料以及自流澆注料幕帆、搗打料获搏、可塑料、干式料失乾、噴補料常熙、預(yù)鑄塊等應(yīng)用比例逐年增長。
6 基礎(chǔ)理論方面
基礎(chǔ)理論方面研究碱茁，是本次大會重要話題之一裸卫。
山口明良的“自修復(fù)耐火材料的發(fā)展”一文指出：含炭耐火材料具有優(yōu)良的抗侵蝕性和抗熱震性，但在高溫下易氧化纽竣，因此各種抗氧化劑應(yīng)運而生墓贿，如金屬鋁，金屬硅，金屬鎂或是它們的合金募壕。然而這些添加劑都有其缺陷调炬，如金屬鋁易與石墨反應(yīng)在磚表面形成Al2O3，進而在室溫下與空氣接觸發(fā)生水化舱馅，同時金屬鋁易蒸發(fā)形成氣孔缰泡，從而加速耐火材料的侵蝕。然而最近研究表明代嗤，加入Al4O4C棘钞，Al2OC以及Al4SiC4等添加劑可明顯改善含炭耐火材料的抗氧化性，使含炭耐火材料起到自修復(fù)功能干毅。
BRAD在其”最具吸引力的耐火材料—鎂鋁尖晶石”論文中認為: 鎂鋁尖晶石晶體結(jié)構(gòu)是一種具有較大負吉布斯自由能的化合物宜猜。在1600℃達-43.53kj/mol，比莫來石高50％硝逢。這就意味著鎂－鋁尖晶石與其它氧化物反應(yīng)時相當穩(wěn)定姨拥。另外，鎂－鋁尖晶石的膨脹性能與其它高鋁耐火材料相當渠鸽，在室溫到1200℃時其值為6-9×10－6／℃叫乌。
從鎂－鋁尖晶石二元相圖觀察，MgAl2O4的低共熔溫度相當高徽缚，無論從富鎂端還是從富鋁端憨奸，其共熔溫度分別在1850℃和1925℃。同樣重要的是鎂－鋁尖晶石在高溫下展示出很寬的化學計量配比范圍凿试。由于Mg陽離子具有四面體填隙結(jié)構(gòu)排宰，而Al陽離子則有較強的八面體填隙結(jié)構(gòu)，因此在1800℃無論存在超量MgO或超量Al2O3,尖晶石均能有較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)那婉。因此利用上述特點板甘，人們可以用氧化鎂作第二相添加到氧化鋁中或?qū)⒀趸X作第二相添加到氧化鎂內(nèi)，在高溫下均能合成尖晶石形成富鎂或富鋁尖晶石吧恃。鎂－鋁尖晶石在耐火材料中的應(yīng)用越來越受到青睞虾啦，尤其在用以代替鎂－鉻耐火材料方面具有廣闊的前景麻诀。
7 環(huán)境對耐火材料生產(chǎn)者的要求
用戶對耐火材料生產(chǎn)者的要求越來越嚴酷痕寓，在發(fā)達國家,對污染環(huán)境的產(chǎn)品作出了嚴格的限制性政策.中國的寶鋼對耐火材料環(huán)境方面的要求是:在運輸中對環(huán)境無污染或是少污染產(chǎn)品，對鋼質(zhì)量不會產(chǎn)生不良后果蝇闭，有利于潔凈鋼的生產(chǎn)呻率。
8 耐火材料的再利用
耐火材料的再利用已經(jīng)在多次國際性耐火材料會議上強調(diào)，這無疑是一個值得今后耐火材料生產(chǎn)者和用戶共同關(guān)注的問題呻引。本次會議,許多與會者都談到耐火材料的再利用問題礼仗。在這一方面用戶與耐火材料供應(yīng)商有著良好的合作前景。例如寶鋼與耐火材料廠之間合作將用后鎂炭磚回收利用，生產(chǎn)鎂炭磚元践。其技術(shù)要求達到同樣的標準韭脊。同時，含炭耐火材料可以用來生產(chǎn)造渣劑作冶金再利用单旁。
9 合作伙伴關(guān)系
耐火材料生產(chǎn)者與用戶建立一種長期的合作伙伴關(guān)系至關(guān)重要沪羔。奧地利VAI公司執(zhí)行總裁卡爾.克魯博指出：耐火材料供應(yīng)商，爐襯砌筑隊伍以及窯爐操作者之間只有保持一種良好的合作關(guān)系才能使窯爐的長壽命得以實現(xiàn)象浑，三者缺一不可蔫饰。
總之，會議論文從不同角度反映了近幾年世界耐火材料工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀愉豺，同時也可從中了解到未來耐火材料的發(fā)展趨勢篓吁。對今后耐火材料領(lǐng)域的科研，生產(chǎn)蚪拦，應(yīng)用將產(chǎn)生一定的指導(dǎo)和積極的作用杖剪。
正如一位學者指出的:總有人要生產(chǎn)耐火材料，也總有地方要消耗耐火材料,耐火材料工業(yè)永遠不會消失驰贷。
