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"第十六屆全國(guó)不定形耐火材料學(xué)術(shù)會(huì)議"于2021年9月27日上午在浙江長(zhǎng)興開(kāi)元名都大酒店隆重開(kāi)幕。來(lái)自全國(guó)耐火材料及上下游行業(yè)的科研院所、高校、生產(chǎn)企業(yè)等單位的400余名代表相約長(zhǎng)興，齊聚一堂，共同見(jiàn)證了這一盛會(huì)。
耐火材料不定形化是耐火材料行業(yè)綠色發(fā)展的重要方向之一。9月27日下午，浙江自立新材料股份有限公司宋雅楠研發(fā)工程師、武漢科技大學(xué)鄢文教授、鄭州玉發(fā)磨料集團(tuán)有限公司雒利賓技術(shù)副總、西安建筑科技大學(xué)丁冬海副教授分別做了精彩的主題報(bào)告。報(bào)告由寶鋼股份中央研究院甘菲芳首席擔(dān)任主持。
01
氧化鋁微粉對(duì)不定形耐火材料性能的影響研究
浙江自立新材料股份有限公司
宋雅楠研發(fā)工程師
隨著節(jié)能減排及冶煉潔凈鋼產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，鋼鐵冶煉設(shè)備中使用的耐火材料向著高性能、長(zhǎng)壽命方向發(fā)展，其中不定形耐火材料的占比也呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。不定形耐火材料研發(fā)及應(yīng)用的迅速增長(zhǎng)，與微粉及結(jié)合體系的快速發(fā)展有著密切關(guān)聯(lián)。微粉作為基質(zhì)中主要組分，會(huì)顯著影響不定形耐火材料使用性能。微粉在澆注料中能夠有效填充骨料和細(xì)粉間的空隙，進(jìn)而降低加水量，減少材料排除水分后留下的氣孔，有利于提高材料的體積密度和降低顯氣孔率及孔徑尺寸，提高材料的力學(xué)性能。另一方面，微粉粒子表面能夠吸附分散劑形成水膜層起到潤(rùn)滑作用，有助于改善材料的施工性能。
氧化鋁微粉根據(jù)活性高低可分為煅燒氧化鋁及活性氧化鋁，根據(jù)粒度分布可分為單峰、雙峰、多峰。根據(jù)不定形耐火材料使用特點(diǎn)的需要，選擇適合微粉可有效調(diào)控加水量、流變特性、燒結(jié)性等指標(biāo)特性，進(jìn)而獲得所需的氣孔率、孔結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度發(fā)展、熱膨脹、抗渣及抗熱震等高溫性能。本報(bào)告介紹氧化鋁微粉的指標(biāo)特性，并探討不同氧化鋁微粉在不定形耐火材料中的使用特點(diǎn)，討論不同使用環(huán)境下的定制化研發(fā)，為不定形耐火材料的高性能及穩(wěn)定發(fā)展提供方案。
02
節(jié)能輕量化耐火澆注料的顯微結(jié)構(gòu)與性能研究
武漢科技大學(xué) 鄢文教授
為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，鋼鐵、建材和石化等高溫工業(yè)低碳化發(fā)展勢(shì)在必行。耐火材料作為高溫工業(yè)窯爐的爐襯材料，是高溫工業(yè)節(jié)能減排、低碳發(fā)展的重要保障。耐火澆注料具有不需燒成、易施工和整體氣密性好等特點(diǎn)，是耐火材料的重要組成部分，但現(xiàn)有高溫窯爐工作層用耐火澆注料所用骨料致密，導(dǎo)熱系數(shù)高，導(dǎo)致窯爐熱量損失大、能耗高。
針對(duì)上述問(wèn)題，鄢文教授提出了采用微孔多孔骨料替代致密骨料對(duì)耐火材料進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)的技術(shù)思路，制備了輕量化莫來(lái)石-剛玉耐火澆注料和輕量化方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火澆注料，并探究了骨料氣孔率對(duì)輕量化耐火澆注料顯微結(jié)構(gòu)和性能的影響，旨在降低加熱爐、中間包等工作層用耐火澆注料導(dǎo)熱系數(shù)，為高溫工業(yè)窯爐節(jié)能降耗提供新的途徑。總體而言，采用微孔多孔骨料替代致密骨料對(duì)耐火澆注料進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)是可行的，骨料/基質(zhì)界面形成更好的界面結(jié)合，避免了骨料多孔化后力學(xué)性能下降的缺陷，從而在降低導(dǎo)熱系數(shù)的同時(shí)提高力學(xué)性能。
03
準(zhǔn)原晶氧化鋁微粉及其對(duì)剛玉澆注料性能的影響
鄭州玉發(fā)磨料集團(tuán)有限公司 雒利賓技術(shù)副總
活性氧化鋁微粉具有晶型穩(wěn)定、純度高、活性大和粒度細(xì)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于耐火材料和陶瓷領(lǐng)域。氧化鋁微粉作為耐火澆注料組成中不可缺少的部分，可以提高澆注料的高溫結(jié)合強(qiáng)度和抗侵蝕性能。然而，生產(chǎn)原料和工藝的差異導(dǎo)致不同廠家生產(chǎn)的氧化鋁微粉的雜質(zhì)含量、粒度分布和晶粒尺寸等指標(biāo)存在不穩(wěn)定性，從而影響澆注料的結(jié)構(gòu)和性能。
雒利賓技術(shù)副總以鄭州玉發(fā)精瓷科技有限公司開(kāi)發(fā)的準(zhǔn)原晶氧化鋁微粉作為研究對(duì)象，同時(shí)選擇兩種商品氧化鋁微粉作為對(duì)比樣品，系統(tǒng)研究了準(zhǔn)原晶氧化鋁微粉的特性，以及準(zhǔn)原晶氧化鋁微粉對(duì)剛玉澆注料致密度、力學(xué)性能和顯微結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
1）與商品氧化鋁微粉A1和A2相比，準(zhǔn)原晶氧化鋁微粉CA5G顆粒均為圓潤(rùn)的球狀或橢球形，尺寸分布均勻，粒度較小（d90=2.91 μm），且顆粒幾乎都是單晶氧化鋁晶粒，比表面積和松裝密度分別為4.34 m2·g-1和0.98 g·cm-3。
2）隨著剛玉澆注料中準(zhǔn)原晶氧化鋁微粉CA5G含量的增加（1wt%~6wt%），剛玉澆注料的流動(dòng)值、常溫抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度（25、110和1600 ℃）均呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。
04
羧酸鎂結(jié)合鋁鎂質(zhì)耐火澆注料抗熱震性能研究
西安建筑科技大學(xué) 丁冬海副教授
Al2O3-MgO澆注料由于具有優(yōu)異的抗侵蝕性和抗熱震性而被廣泛用于鋼包內(nèi)襯。水泥結(jié)合澆注料由于具有良好的常溫性能在過(guò)去幾十年得到廣泛的應(yīng)用，但水泥結(jié)合劑中CaO在高溫下與基質(zhì)中的Al2O3、SiO2反應(yīng)生成低熔點(diǎn)相的使材料的高溫強(qiáng)度降低及抗侵蝕性變差，造成其應(yīng)用范圍受到限制。為了開(kāi)發(fā)可替代水泥的結(jié)合劑，探索了羧酸鎂作為鋁鎂質(zhì)澆注料結(jié)合劑的可能性，并研究了硼酸、亞微米氧化鋁添加劑對(duì)羧酸鎂結(jié)合澆注料（HMCC）力學(xué)性能與抗熱震性能的影響。結(jié)果表明：
1）硼酸可改善HMCC結(jié)合澆注料的力學(xué)性能，添加2%（w）硼酸時(shí)，其常溫力學(xué)性能由6 MPa提高至12 MPa，在400 ℃的高溫抗折強(qiáng)度由0.8 MPa提高至7.8 MPa，高于傳統(tǒng)鋁酸鈣水泥結(jié)合澆注料（CACC）的，原因是硼酸與羧酸鎂反應(yīng)生成羧酸鎂硼酸酯，提高了羧酸鎂的分解溫度，羧酸鎂硼酸酯原位分解生成的碳化硼，在較低溫度下加速其致密化，從而提高中溫力學(xué)性能。
2）亞微米氧化鋁可增強(qiáng)HMCC的抗熱震性能，加入亞微米氧化鋁后，原位尖晶石顆粒尺寸由約2 μm降低到約0.8 μm，亞微米氧化鋁含量增加到2.0%（w），熱震后HMCC澆注料的殘余強(qiáng)度保持率由37.5%提高到50.0%，第五抗熱應(yīng)力破壞因子由3.1 m提高到7.2 m，含亞微米氧化鋁的澆注料在熱震后的微裂紋數(shù)量比不含亞微米氧化鋁的澆注料的多，但是裂紋長(zhǎng)度變短。