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"第十六屆全國不定形耐火材料學(xué)術(shù)會(huì)議"于2021年9月27日上午在浙江長興開元名都大酒店隆重開幕。來自全國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余名代表相約長興，齊聚一堂，共同見證了這一盛會(huì)。
開幕式結(jié)束后，進(jìn)入特邀報(bào)告環(huán)節(jié)。會(huì)議分別由中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院王戰(zhàn)民院長、上海大學(xué)甄強(qiáng)教授和寶鋼股份中央研究院甘菲芳首席擔(dān)任主持。中鋼集團(tuán)李紅霞總工程師、瑞泰科技股份有限公司袁林常務(wù)副總、武漢科技大學(xué)王周福教授、東北大學(xué)于景坤教授、中鋼洛耐院王戰(zhàn)民院長、寶鋼股份中央研究院甘菲芳首席、山東圣川新材料科技股份有限公司李斌總經(jīng)理、上海大學(xué)甄強(qiáng)教授分別做了精彩的特邀報(bào)告。
中鋼洛耐院王戰(zhàn)民院長主持
上海大學(xué)甄強(qiáng)教授主持
寶鋼股份中央研究院甘菲芳首席主持
01
高溫工業(yè)綠色低碳發(fā)展下耐火材料的科技創(chuàng)新
中鋼集團(tuán) 李紅霞總工程師
李總工程師基于我國"2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和"的雙碳目標(biāo)，介紹了耐火材料所服務(wù)的主要高溫行業(yè)減碳綠色發(fā)展的形勢。在這種減污降碳、高質(zhì)量綠色發(fā)展的形勢下，耐火材料重點(diǎn)開展哪些研究內(nèi)容呢？李總工程師劃重點(diǎn)如下：非高爐煉鐵用長壽命耐火材料，轉(zhuǎn)爐、電爐及精煉新技術(shù)用綠色功能化耐火材料，高品質(zhì)鋼高效連鑄用耐火材料，高品質(zhì)鋼高效連鑄用耐火材料，冶金高溫裝置熱管理用系列高性能節(jié)能耐火材料，用后耐火材料及冶金渣的高值化利用。
她認(rèn)為，在碳中和及所服務(wù)高溫行業(yè)新技術(shù)快速發(fā)展的背景下，耐火材料行業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。耐火材料產(chǎn)業(yè)必須貫徹節(jié)能減排、低碳綠色等新發(fā)展理念，堅(jiān)持供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，研究原料去碳化、能源減/脫碳化、生產(chǎn)制造流程減碳化、進(jìn)一步提高能效、提高碳匯能力等；還要深度調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局與結(jié)構(gòu)，不僅要靠近原料更要靠近市場，淘汰落后產(chǎn)能和高能耗裝備；發(fā)展低碳排放的可替代原料；開發(fā)高性能材料；發(fā)展節(jié)能減排關(guān)鍵技術(shù)；優(yōu)化流程，推動(dòng)智慧制造與綠色制造；抑制初加工原料、低端產(chǎn)品等高碳排放原材料的出口；發(fā)展碳吸收、碳消納的技術(shù)。
最后，李總工程師高瞻遠(yuǎn)矚地指出了耐火材料科技創(chuàng)新的方向：聚焦原料的減碳化研究；進(jìn)行先進(jìn)高溫材料的研究與材料部件化研究；注重耐火材料評(píng)價(jià)與方法創(chuàng)新；關(guān)注耐火材料制備技術(shù)減碳化發(fā)展；做好減碳基礎(chǔ)設(shè)施研究。
02
水泥工業(yè)用水硬性耐火澆注料的新進(jìn)展
瑞泰科技股份有限公司 袁林常務(wù)副總
袁總首先介紹了水泥窯用不定形耐火材料發(fā)展情況。澆注料的發(fā)展歷程是從普通水泥結(jié)合澆注料（w(CaO)≥2.5%）發(fā)展到低水泥澆注料（w(CaO)為2.5%～1%），再到超低水泥澆注料（w(CaO)≤1%）；影響澆注料使用的主要因素有攪拌、澆注、養(yǎng)護(hù)、烘烤等；澆注料應(yīng)用中出現(xiàn)的主要問題有錨固件焊接質(zhì)量差、施工不規(guī)范、澆注料爆裂等。
他從材質(zhì)、施工以及應(yīng)用三個(gè)方面介紹了水泥窯用不定形耐火材料的研究進(jìn)展。1）材質(zhì)方面，重點(diǎn)介紹了非氧化物耐火材料--SiC澆注料、超高強(qiáng)耐磨澆注料、純低溫耐磨可塑搗打料、紅柱石復(fù)合耐磨抗熱震澆注料的特性和研究應(yīng)用情況。2）施工方面，重點(diǎn)介紹了泵送施工、噴射施工，包括泵送澆注料輸送原理，泵送澆注料的優(yōu)點(diǎn)，自流料的特征和適合部位；介紹了噴射施工的優(yōu)點(diǎn)、干噴技術(shù)和濕噴技術(shù)的施工工藝及優(yōu)缺點(diǎn)比較等。3）應(yīng)用方面，介紹了不定形耐火材料的快速升溫技術(shù)；不定形耐火材料定形化技術(shù)等。
他最后指出了水泥工業(yè)用不定形耐火材料發(fā)展方向。認(rèn)為水泥工業(yè)用不定形耐火材料將向高抗蝕、高耐磨、便利施工、快速烘烤、長壽命方向發(fā)展。未來的市場發(fā)展趨勢使得水泥窯用耐火材料越來越高度專業(yè)化，耐火材料供應(yīng)商將成為水泥生產(chǎn)商的戰(zhàn)略合作伙伴，將從單一產(chǎn)品供應(yīng)向?yàn)樗喙I(yè)窯爐提供耐火材料的專業(yè)配套服務(wù)、綜合檢修維護(hù)服務(wù)提升。
03
不定形耐火材料復(fù)合膠凝體系的發(fā)展
武漢科技大學(xué) 王周福教授
膠凝體系作為不定形耐火材料的關(guān)鍵組分，對(duì)其施工性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及服役過程的高效和安全均起到至關(guān)重要的作用。基于不同服役環(huán)境和材料體系，對(duì)膠凝組分進(jìn)行復(fù)合與優(yōu)化是提升不定形耐火材料性能，以滿足高溫工業(yè)發(fā)展需求的重要手段。針對(duì)BaAl2O4和可水合氧化鋁水化速度較快，而偏高嶺土難于硬化的特點(diǎn)，根據(jù)它們的水化行為，通過將其與不同種類的活性及調(diào)凝組分復(fù)合，構(gòu)成了不同的復(fù)合膠凝體系。
王教授以自己團(tuán)隊(duì)的豐富研究成果：在BaAl2O4-Al2O3復(fù)合膠凝體系、不同調(diào)凝劑和不同種類的SiO2、MgO與可水合氧化鋁復(fù)合膠凝體系、偏高嶺土與SiO2、Al2O3復(fù)合膠凝體系的水化行為和水化產(chǎn)物的脫水過程、料漿的流變特性以及不同復(fù)合膠凝體系結(jié)合澆注料的性能等方面，展望了復(fù)合膠凝系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。他希望相關(guān)結(jié)果對(duì)于不定形耐火材料復(fù)合膠凝系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用具有一定的借鑒意義。
04
鎂質(zhì)耐火材料的相關(guān)研究進(jìn)展與探討
東北大學(xué) 于景坤教授
鎂質(zhì)耐火材料廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐、鋼包以及中間包等冶金過程，鎂質(zhì)原材料的質(zhì)量和性能對(duì)于耐火材料的使用壽命、冶煉過程以及鋼材質(zhì)量具有重要影響。于教授主要介紹了近年來他的團(tuán)隊(duì)在高性能燒結(jié)鎂砂的制備方法以及對(duì)鎂質(zhì)耐火材料主要性能的影響、鎂硅高強(qiáng)度絕熱材料的制備方法及其主要性能、鎂質(zhì)結(jié)合劑的性能以及在耐火材料中的應(yīng)用等方面取得的最新研究結(jié)果。
于教授指出，輕燒溫度、成型方式、顆粒大小、燒結(jié)溫度以及添加劑等是影響鎂砂體積密度及其相關(guān)性能的主要因素，通過控制合理的工藝參數(shù)，可以獲得體積密度>3.40 g·cm-3的燒結(jié)鎂砂。以蛭石和磷酸鋁為主要原料，可以制備耐壓強(qiáng)度8~16 MPa、熱導(dǎo)率為0.2~0.3 W·(m·k)-1的鎂硅質(zhì)高強(qiáng)度絕熱材料。合成的鎂質(zhì)結(jié)合劑具有不吸潮、不水化、結(jié)合強(qiáng)度高等特點(diǎn)，可用于無碳磚、鎂碳磚以及不定形耐火材料的生產(chǎn)。
05
不定形耐火材料新進(jìn)展
中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院 王戰(zhàn)民院長
不定形耐火材料具有制備工藝簡單、適應(yīng)性強(qiáng)、整體性好、便于機(jī)械化施工和修補(bǔ)等特點(diǎn)，逐漸取代大部份燒成耐火制品，在各種高溫裝備中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。我國不定形耐火材料在2020年產(chǎn)量為1044.85萬t，耐火材料整體產(chǎn)量中的占比已達(dá)42%，但距國外發(fā)達(dá)國家尚有一定的差距。
不定形耐火材料的研究領(lǐng)域主要有：1）結(jié)合劑的選擇、優(yōu)化和新型結(jié)合劑的開發(fā)；2）基于流變學(xué)和膠體化學(xué)研究基礎(chǔ)上的作業(yè)性能的調(diào)控、施工作業(yè)裝置的自動(dòng)化和智能化研究；3）使用性能尤其是熱震穩(wěn)定性和體積穩(wěn)定性的優(yōu)化、服役壽命預(yù)測技術(shù)等；4）定形制品的取代和新應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。
王院長綜述了近幾年來不定形耐火材料在新型結(jié)合劑、新產(chǎn)品新技術(shù)、新應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用基礎(chǔ)研究等方面的新進(jìn)展，包括現(xiàn)有鋁酸鹽水泥的改進(jìn)和新型結(jié)合劑的開發(fā)、輕量化技術(shù)、新型抗鋁液侵潤澆注料、3D打印技術(shù)、熱障涂層材料、等離子體氣化爐爐襯用耐火澆注料、抗水蒸氣氧化和抗疲勞性能測試，等等，以促進(jìn)不定形耐火材料的高質(zhì)量發(fā)展。
06
智慧制造與低碳鋼鐵冶金對(duì)耐火材料的技術(shù)要求與探討
寶鋼股份中央研究院 甘菲芳首席
根據(jù)中國對(duì)碳達(dá)峰、碳中和的莊嚴(yán)承諾及鋼鐵行業(yè)碳達(dá)峰及降碳行動(dòng)方案要求，首當(dāng)其沖的就是鋼鐵冶金從傳統(tǒng)"碳冶金"向新型"氫冶金"轉(zhuǎn)變，因此氫冶金工藝給耐火材料帶來了新的技術(shù)變革。
甘首席介紹了富氫基還原豎爐煉鐵技術(shù)、低碳煉鋼技術(shù)對(duì)耐火材料的技術(shù)要求。指出富氫碳循環(huán)高爐、氫基還原豎爐耐火材料不僅要具備原碳基還原爐耐材的優(yōu)良特性，還必須在抗H2強(qiáng)還原、耐水蒸氣腐蝕、耐沖刷和磨損性能方面重點(diǎn)加強(qiáng)，提出了可選用的耐火材料種類。她指出低碳煉鋼技術(shù)中電爐高效冶煉是重要的技術(shù)方向，因此超高功率交流電弧爐、電爐底吹冶煉、量子電爐用耐火材料新技術(shù)是耐材企業(yè)需要關(guān)注的方向。她還介紹了長流程轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)中所追求的降低鐵鋼比、噴粉冶金、高效連鑄、轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹（CO2-O2）綠色煉鋼所涉及的耐火材料技術(shù)，并對(duì)解決方法進(jìn)行了探討。
鋼鐵生產(chǎn)需要高效化、智能化、潔凈化，智慧制造成為主攻方向。甘首席分享了遠(yuǎn)程一鍵高爐爐前智能化、連鑄平臺(tái)無人化、智能判包可視化等案例。她指出，深度開展耐火材料應(yīng)用的精準(zhǔn)化、遠(yuǎn)程化、數(shù)字化、智能化管理，是耐材企業(yè)、市場及用戶的共同需求。她認(rèn)為，耐火材料產(chǎn)品必須結(jié)合價(jià)格、功能、品質(zhì)、服務(wù)等要素，才能形成更具競爭力的整體解決方案；同時(shí)深度發(fā)掘產(chǎn)品的"新性能、新功能、新用途"，才能全方位提高耐材產(chǎn)品的附加值，才能大幅加強(qiáng)對(duì)市場的把控力、對(duì)用戶的影響力，實(shí)現(xiàn)良性的可持續(xù)發(fā)展。
07
不定形耐材技術(shù)發(fā)展與鋁酸鹽水泥的技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步
山東圣川新材料科技股份有限公司 李斌總經(jīng)理
不定形耐火材料結(jié)合體系的選擇、創(chuàng)新，一直是其核心技術(shù)之一，很大程度上決定了不定形耐火材料的施工、使用的成敗，以及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。鋁酸鹽水泥作為應(yīng)用范圍最廣泛、產(chǎn)品和生產(chǎn)技術(shù)最為成熟的水化結(jié)合體系，一直是不定形耐火材料，特別是耐火澆注料技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新的基礎(chǔ)。
李經(jīng)理回顧了不定形耐火材料的技術(shù)進(jìn)步與鋁酸鹽水泥產(chǎn)品發(fā)展歷程，并展望了鋁酸鹽水泥技術(shù)今后發(fā)展方向：首先，不斷提升鋁酸鹽水泥的質(zhì)量穩(wěn)定性；其次，Al2O3-CaO二元體系中，把幾種水化相進(jìn)行合理的選擇和相互"搭配"，利用各自水化相的特點(diǎn)，提高鋁酸鹽水泥對(duì)環(huán)境溫度變化的適應(yīng)性和彌補(bǔ)其在存放過程中的強(qiáng)度衰減；最后，針對(duì)某些特殊的施工方法和使用環(huán)境，開發(fā)有針對(duì)性的"應(yīng)用型水泥"。
08
冶金過程剛玉固廢在耐火材料中的應(yīng)用
上海大學(xué) 甄強(qiáng)教授
大宗冶金固體廢棄物的高附加值綜合利用是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要舉措，更是確保我國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略方針。以V2O3、Cr2O3或TiO2為原料，鋁熱還原法生產(chǎn)金屬釩、鉻、鈦等金屬及其相應(yīng)的鐵合金時(shí)，爐渣的主要成分為Al2O3，少量沒有沉降分離完全的金屬釩、鉻、鈦，以及少量殘留的V2O3、Cr2O3或TiO2和少量造渣劑氧化鈣等。這類冶金渣主要的物相為剛玉相，耐火度可以達(dá)到1750 ℃以上，體積密度高，吸水率低，硬度大，屬于熔融剛玉質(zhì)材料。可以根據(jù)其成分特點(diǎn)，結(jié)合應(yīng)用領(lǐng)域，通過多元多相耐火材料組分的化學(xué)設(shè)計(jì)，以及微觀-宏觀全尺度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化原料化學(xué)成分、配方組成和制備工藝，可開發(fā)出多種適用于不同使用環(huán)境的性能優(yōu)良的耐火材料。這些剛玉渣的綜合利用大幅降低了耐火材料的生產(chǎn)成本。
攀鋼集團(tuán)的高釩鐵合金渣的體積密度＞3.6 g·cm-3，吸水率＜1%，硬度＞30 GPa，色澤為灰色，屬熔融剛玉質(zhì)材料。礦物相組成（w）為：剛玉80%～82%，鋁礬石4%～6%，高釩鐵3.5%～4.5%，釩的氧化物0～1.2%。用于生產(chǎn)爐外精煉用吹氬噴槍和噴粉噴槍，使用壽命超過了原產(chǎn)品，達(dá)到20次以上。某大型鐵合金企業(yè)的鋁鉻渣中的Al2O3+Cr2O3含量達(dá)到92%(w)以上，耐火度大于1800 ℃，可用于生產(chǎn)高爐出鐵溝、電爐、有色金屬冶煉爐、煤氣化爐用的耐火材料。