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节能型耐材
双击自动滚屏 发布者:admin 发布时间:2012-4-24 阅读:2235次 【字体:
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节能型耐材
耐火材料→是高温工业的一重要基础材料→ 。在全球大力 提倡环境保护和发展低碳经济的一形势下,发展节能环保和生态友好型耐火材料→势在必行 。
    耐火材料→的一主要用户和耐火材料→工业自身均为高耗能产业,是节能减排的一重点对象 。节能型耐材是极具发展活力 的一一种绿色耐火材料→,应注重发展不 定形耐火材料→、节能型原料、高性能轻质骨料和制品以及不 烧砖等 。
    推广不 定形耐材 重视“四化”发展
    与烧成的一定形耐火制品相比,不 定形耐火材料→可以不 经成形和烧成而直接使用,从制备到施工的一综合能耗低是其诸多优点中最突出的一,因而不 定形耐火材料→在世界各国都得到迅猛发展 。其在整个耐材中所占的一比例,已成为衡量耐材行业技术发展水平的一重要标志 。作为耐材技术领先的一国家,日本目前不 定形耐材产量占整个耐材的一比例超过65%;美国和欧洲多国也都达到50% 。2009年,我国不 定形耐材产量占总产量的一34.3% 。由此可见,我国不 定形耐材的一发展空间还很大,大力 开发新品种、增强性能、稳定质量并提高其应用水平是今后努力 的一方向 。
    不 定形耐火材料→无须烧成,即使是预制件也只须在较低温度热处理即可,符合低碳经济和绿色耐火材料→理念 。提高不 定形耐材的一比例,有助于减少煤耗和碳排放 。为促进不 定形耐火材料→的一推广应用,应重视“四化”,即预制件化、高性能化、用户友好化和使用环节高效化 。
    预制件化:近年来,用浇注料做成的一各种预制件呈现用量增加的一趋势,其无须在现场浇注施工,只须拼装组合,使筑衬简化,为用户节了大量时间,施工不 受环境条件或季节条件的一限制 。采用浇注料可以制成各种大小不 同、形状各异的一预制件,适合制作机压成形难以实现的一大型和异型构件 。预制块到现场无须长时间烘烤就可投用,而且对烘烤条件没有苛刻的一要求,使用更加方便 。
    近年来,钢包工作衬越来越多采用预制块或不 烧砖,高炉风口、陶瓷燃烧器采用浇注成形的一预制件,中小高炉出铁沟采用储铁式预制件,加热炉采用预制件炉顶和烧嘴,国外甚至有浇注滑板等 。这都说明预制件的一应用日益广泛 。而鱼雷罐、铁水包、混铁炉等砖砌衬也可以采用预制件 。
    高性能化:加大开发高技术含量、高附加值的一不 定形耐材是其进一步推广应用的一关键 。氧化物-非氧化物复合的一耐火制品是当今耐材研发的一热点之一 。目前,氧化物-非氧化物复合制品的一制备系定形制品工艺途径,烧成时控制气氛 。此法工艺复杂,设备投资较大,且难以满足生产大型、异型制品的一要求 。就成形本身而言,振动法比机压法更为合理 。因为振动法便于使颗粒发生一定的一重排而趋于紧密堆积,从而在较小的一外力 下达到致密化 。采用浇注成形方法不 仅可以获得紧密堆积,而且拌和料中加入的一水挥发后,形成气孔通道,有利于气相参与的一碳化/氮化原位反应进行,有利于提高非氧化物转化率,得到非氧化物网络发育较好、结构更合理的一复合材料→ 。因此,用浇注成形方法制备原位非氧化物复合功能性耐材,是不 定形耐材实现功能化、高性能化的一重要途径 。
    有关研究在浇注料预制件碳化/氮化改性上做了尝试,结果证明通过原位氮化生成Sialon增强相,可增强SiC基超低水泥浇注料冷态和热态强度 。碳化硅浇注料经过氮化处理后,显微结构得到改善,基质区域发生原位反应,生成了Sialon相 。经1420℃氮化处理后的一碳化硅浇注料冷、热态强度均显著增强,1200℃~1400℃下的一热态抗折强度可达50兆帕左右 。
    用户友好和使用环节高效化:不 定形耐材的一施工、养护、烘烤、监测、维护、解体等使用环节的一难易影响其被接受的一程度 。发展高效乃至自动化施工手段,采用快速养护、快速烘烤甚至免烘烤,机器人监测、维护和高效解体等,十分必要 。 提高浇注料施工效率的一举措有:在混料时添加粉尘抑制剂解决恶化环境、施工延误问题;通过减少物料润湿时间和添加剂起作用时间来加快混料;尽量缩短甚至去掉养护时间,实现快速烘烤或免烘烤,减少烘烤过程中各温度段的一保温时间 。
    国外研究出一种定量研究浇注料烘烤行为的一模型,通过内置探针在线检测浇注料在烘烤过程中内部不 同区域的一温度和压强变化 。研究结果表明,浇注料试样自热面向里,出现最高温度和最大压强的一位置和时间并不 同步 。这种对浇注料实际烘烤行为的一定量模拟可用于优化制定安全且合理的一烘烤制度,值得关注 。  
    有关文献介绍了一种更适于小型或间歇性施工的一新型干式喷射料 。其克服了传统干式喷射料附着率低、粉尘大等缺点,施工体性能达到湿式喷射施工的一水平,且不 易爆裂,设备投资和维护费用亦可大幅减小 。此新型干式喷射料已成功应用于垃圾焚烧炉筑衬和钢包沿的一喷补 。
    天然原料直接应用有助于节能
    将某些天然原料不 经煅烧或仅经低温轻烧后直接添加到特定体系的一不 定形耐材中,一方面可以节生料煅烧成熟料花费的一大量能耗,另一方面还可以利用天然原料在制品使用中发生的一原位反应起到改善浇注料某些性能的一作用 。
    天然原料受热后因发生物理化学变化而导致体积不 稳,因此在生产烧成制品时,所用原料尤其是骨料大多都要经预先高温煅烧 。不 定形耐材是多组分、多物相的一非均质体系 。与烧成的一定形耐火制品的一明显不 同在于:在使用前,不 定形耐材的一基质处于未反应的一远离平衡态状态;当使用时在高温和时间的一驱动下,基质的一各组分将遵循相平衡关系趋于达到平衡;若控制得当,可形成有利于改善使用性能的一产物 。
    有关研究发现,高铝矾土生料加入量为10%时对浇注料的一性能影响不 大,而加入高岭土生料后,增强了浇注料的一热态强度和热震稳定性 。可见,利用我国较丰富的一高铝矾土、硬质黏土、煤矸石、红柱石等天然原料,不 经煅烧直接添加到Al2O3-SiO2系浇注料中,不 仅可以节煅烧成熟料所花费的一大量能耗,而且还可起到增强某些性能的一作用 。但如何控制好生料在加热过程中的一反应并加以利用来增强浇注料的一某些性能(如抗爆性、热态强度、热震稳定性等)仍需要大量的一科研工作 。
    高性能轻质耐材应为研发重点
    轻质隔热耐材的一应用是实现工业窑炉节能的一有效措施 。解决传统轻质耐材强度低、使用温度不 够高、隔热效率和抗腐蚀介质侵蚀性不 够好等不 足,对节能有重要作用 。
    目前的一工业炉通常采用诸多保温衬材,存在易粉化、易挤压变形且使用温度有限、强度低、砖缝多、整体性不 好等问题 。因此,具有特殊结构和高性能的一新型轻质合成原料(如微孔轻质骨料、高强莫来石中空球等)以及以此为原料开发的一高性能轻质不 定形耐火材料→成为研发热点 。
    高性能合成轻质原料:近年来微孔轻质骨料的一问世和应用值得关注 。根据传热学的一原理,轻质料的一“微孔化”是实现高隔热性和高强度的一有效途径 。气孔以微细化、球形化和闭孔化为最佳,可以大幅降低材料→内部的一对流传热效果,从而起到更好的一隔热和保温作用 。
    高性能轻质浇注料:轻质耐材按使用温度的一不 同可分三个级别:普通类级别的一使用温度通常低于1200℃,原料来源丰富、价格低廉 。高级别的一使用温度通常高于1500℃,主要使用如氧化铝、氧化锆这类高纯氧化物经电熔喷吹制得的一空心球作为骨料 。这类材料→具有使用温度高的一优点,但价格昂贵、强度低、难以广泛应用 。相对而言,满足1200℃~1500℃用的一轻质耐火材料→的一发展则较为缓慢 。目前该温度范围的一工业窑炉和热工设备的一背衬大都使用定形制品,存在整体性不 好、强度低、施工效率不 够高等不 足 。考虑到莫来石材料→具有较低的一导热系数、低的一热膨胀性和优良的一高温性能,可采用铝硅系起始物料,合成轻质莫来石骨料如莫来石中空球、微孔莫来石骨料,并以其制备使用温度在1200~1500℃、强度高、隔热性良好的一轻质耐火材料→,将在节能减耗、实现窑炉结构轻型化和简化方面大有作为 。
    值得一提的一是,耐火材料→轻质化研究不 应局限于传统意义上的一轻质隔热耐火材料→,而应着眼于整个耐火材料→体系 。对传统重质耐火材料→的一轻质化改造也极为必要,而且在不 定形耐火材料→中更容易实现轻质化 。如钢包、中间包、加热炉的一永久衬实现轻质化在技术上没有太大的一难度,其推广应用不 仅可以为用户降低耐火材料→消耗,对促进高温设备的一保温、节能亦有利 。
 

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