耐火材料范文

导语：如何才能写好一篇耐火材料，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

石灰资源综合利用的应用与实践

活性石灰回转窑用耐火砖损坏原因及对策

节能型立窑煅烧小块石灰石的实践与体会

石灰活性度酸碱滴定测定法的优化

焦宝石基可塑料的研制

《耐火与石灰》网站正式开通

铝加工用阳极焙烧炉内铝硅酸盐耐火材料的气相腐蚀

促凝剂对浇注料性能的影响

中间包涂料中镁质骨料所用的酸性和碱性结合剂

水泥回转窑烧嘴用浇注料使用寿命的提高

通过一水乙酰丙酮锌的热分解形成纳米级ZnO颗粒

由纸制得高温下应用的SiC-Si_3N_4陶瓷

电熔尖晶石砂对水泥熟料的抗侵蚀性

金属加入剂对硅砖性能的影响

抗氧化剂种类及石墨的变性处理方法对镁碳质耐火材料性能的影响

《耐火与石灰》2010年度总目次

浅析冶金石灰生产设备的发展过程

高温隧道窑用油水焦浆的开发及研究

煅烧冶金活性石灰燃料的选择与应用

低水泥结合氧化铝空心球轻质浇注料的研究

矾土基电熔锆刚玉粒度对Al_2O_3-MgO浇注料性能的影响

吹氧转炉内衬用耐火材料寿命的提高

中间包内衬用新型材料

采用变性剂强化高级耐火氧化物的烧结

欢迎订阅2010年《耐火与石灰》杂志

钢包底吹用刚玉-尖晶石透气砖

焦炉用硅砖的实验室和工业检验

征订启事

钢包滑动水口系统的改进

连铸中间包清除渣壳问题的研究

以稠浓抗絮凝铝酸钙结合的新型浇注料

MgO粒度对原位尖晶石浇注料性能的影响

氧气燃烧器用热震稳定性良好的高温陶瓷喷嘴

耐火材料复合物的热震受损特征

欢迎订阅2010年《耐火材料》杂志

高温快烧活性石灰的工艺条件研究

干熄焦装置中耐火材料的使用

B_4C对铝碳材质性能的影响

环保中间包镁质干式料的研制与使用

铝碳质整体中间包水口的研制

耐火材料再循环利用技术的开发

中间包永久衬损毁的模拟

粘土质耐火材料在回转窑上的应用

MgO-ZrO_2-Al_2O_3耐火材料组分的研制

采用赛隆和碳化硅制造的抗热震性烧结材料

高性能绝热材料生产中的微孔原理

抗氧化剂对镁碳耐火砖抗氧化性的影响

由回收材料成型的MgO-Al_2O_3-SiO_2耐火陶瓷

镁碳质耐火材料用综合性结合剂的性能

耐火材料热震损伤的一种新型实验方法的研究

锆英石——莫来石复合材料的热机械行为

欢迎订阅·赐稿·刊登广告

石灰颗粒度对含石灰熔剂熔融过程的影响

添加MgO及烧结参数对莫来石形成的影响

二氧化锆耐火材料的抗渣性

氧化铝-氧化锆复合材料的分散、流变性以及泥浆的带式浇注

金属锌粉对Al_2O_3-C质耐火材料抗氧化性的影响

篇2

[关键词] 绿色耐火材料； 6S； 现场管理

[中图分类号] F272 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2013）06- 0092- 01

企业竞争看管理，管理看现场。塑造先进的现场管理模式，是企业提升竞争力的根本。在现场管理竞争方面，我国耐火材料行业将面临更大的挑战：市场竞争主体多元化的挑战，耐火材料技术和产品越来越呈现标准化、同质化的挑战，现场管理模式适应新的生产方式的挑战等。面对诸多挑战，良好的企业现场管理是提升耐火材料产品质量的重要保证。而以6S为载体提升企业现场管理水平，是一个十分有效的方式。

1 6S是一切管理的基础，是生产管理目标实现的基本保障

6S起源于日本，是一种有效管理生产现场中人员、机器、材料、方法、信息等生产要素的活动。是对生产现场各生产要素所处状态不断进行整理、整顿、清洁、清扫、提高素养及安全的活动。6S活动首先对生产过程中的必需品与非必需品进行区分，定期处置非必需品，定置管理必需品，明确数量并准确标示，节约查找时间，通过清扫，达到作业现场干净整洁，提高职工素养，消除事故隐患，保障员工人身安全，保证生产正常进行。推行6S活动是管理生产作业现场的重要手段，是一项长期而艰巨的活动，需要全员的共同参与，需要持续不断的推动和创新。

好环境能够潜移默化，如果我们什么地方都注意细节，就会影响员工的工作态度，影响品质的控制，所以环境本身也是一种生产力。6S活动的对象是现场的“环境”，它对生产现场环境全局进行综合考虑，并制订切实可行的计划与措施，它通过整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全、节约等活动，消除生产作业现场各种不利因素和行为，合理利用时间、空间、能源等资源，发挥其最大效能，从而创造一个高效、物尽其用的工作场所，达到规范化管理，保证生产任务顺利完成，最终实现企业用最低的成本，实现最大的效益[1]。因此6S管理是企业现场提高工作效率，降低作业成本，保证质量和交货期的重要手段，是企业适应市场竞争必不可少的工具。提升了产品品质，增强了企业的核心竞争力。

2 企业推行6S活动的现状

6S管理在我国企业推广以来，企业管理者和职工对管理效果褒贬不一。实施成功者对6S管理充分认可。如海尔集团开展5S管理以后，工作环境发生了重大改变，张瑞敏为更好地实施“日事日毕，日清日高”的OEC管理，对生产现场环境全局进行综合考虑，并制订切实可行的计划与措施，如“海尔大脚印”，从而达到规范化管理。6S活动的核心是素养，如果没有职工队伍素养的相应提高，活动就难以开展和坚持下去。

很多企业在实施6S管理之后，没有达到预期的效果，不仅浪费了人力、物力、财力，而且职工怨声载道。为什么不同的企业在推行和实施6S管理活动中会出现不同的效果，究其原因，是没有考虑企业自身实际，没有真正做到以人为本。全员对6S管理认识不到位，没有把握6S管理的过程控制，在推行方法和实施步骤等方面出现了问题或存在偏差。

“行百里者半九十”，6S活动的实施与取得成效非一日之功。作为一项基础性管理工作，6S得不到切实可靠的实施，其他管理活动就会有“水中花、井中月”的感觉。但是同样要看到，我国企业学习先进的管理经验和方法，往往只注重表面的“形”而忽视了内在的“神”，习惯于喊口号、提指标、做思想工作，这值得每一位管理者警醒。

3 6S活动与节约管理的关系

6S活动的六要素有着内在的逻辑关系，构成相对完备的体系。前一要素是后一要素实现的基础。其中，整理、整顿、清扫是进行日常6S活动的具体内容，清洁是对整理、整顿、清扫工作的规范化和制度化管理；素养要求员工培养良好作业习惯，安全则强调员工在开展前5S活动的基础上，实现安全化作业。6S活动的最终目的是节约，减少浪费，降低成本。

在全球大力提倡环境保护和发展低碳经济的形势下，“十二五”期间发展“绿色耐火材料”势在必行，是关系到我国当前和今后耐火材料行业可持续发展的重要发展战略。我国在耐火材料总产量和品种数量上是当之无愧的世界第一。但就“绿色度”而言，差距却甚大。绿色耐火材料具体为品种质量优良化，资源、能源节约化，生产过程环保化，使用过程无害化[2]。而生产中实施6S等一切先进、科学、合理的理念、技术、管理、做法都是有利于“绿色化”的。

通过对旭硝子、鲁耐窑业、鲁中耐火等耐火材料生产企业实施6S 管理调查分析，结合目前耐火材料企业的生产经营状况，实施6S给他们企业产品质量、安全、清洁生产等带来的效果非常显著，建立了“实施、监督、考核”三位一体的运行机制，多措并举，促进职工行为习惯的养成，同时也是ISO 9000有效推行的保证。职工的创意是无限的，也只有他们对工作的细节才最了解最有发言权。随着6S活动的开展，干部、职工发现问题、解决问题的能力也逐步得到提升，开动脑筋解决问题的工作热情也会逐步激发出来。生产过程中涌现出了很多文明职工，技术能手，先进班组。目前这几家是山东耐料生产和出口的优势企业。

4 结 语

6S 管理是基础管理，为企业造就一支懂管理、会改善、有素质的员工队伍是最终目标，如何做好6S是一件看上去容易，做起来比较困难的事情。企业需根据自己的实际情况，灵活地运用6S这个管理工具去进行自己不断变化的个性化管理。

主要参考文献

篇3

【关键词】洁净钢；LF精炼炉；AOD精炼炉；耐火材料

0 前言

钢铁技术进步对耐火材料制品的影响十分显著，两者相互依存，互为促进，共同发展[1]。随着品种钢数量增加和对钢质量要求的提高，由于耐火材料在高温下对钢水或多或少会产生污染[2]，耐火材料在使用过程中对钢质量的影响问题已经得到各方面的关注，钢中有害夹杂物中有多少来自耐火材料在使用中的熔损或剥落，耐火材料如何才能少污染，不污染钢水，甚至在保证使用寿命的前提下能有效去除钢中夹杂物是目前需要研究的重要问题。

1 耐火材料对洁净钢质量的影响

耐火材料对钢水质量的作用主要分为三个方面[3]：

（1）耐火材料在热震和侵蚀作用下引起的结构变化，在钢水冲刷下进入钢水形成杂质；

（2）耐火材料成分与钢水和钢渣互相反应，产生高熔点物质形成夹杂，或引起钢水成分的变化，如增C、N和H含量等；

（3）耐火材料可吸收钢中C、P、S等杂质，降低夹杂物，起到净化钢水的作用。

（一）耐火材料对钢水含P量的影响

对钢中脱P能产生积极作用的主要有MgO和CaO两种碱性氧化物。匡加才等[4]对MgO-CaO质浇注料中CaO含量对钢中P含量的影响进行了研究，实验结果表明：当浇注料中有25%的CaO存在时，钢中P含量大幅度降低，进一步提高 CaO 含量，脱磷作用仅有小幅度提高。这是因为从热力学的计算结果和生产实践均已证实CaO的脱磷效果明显优于MgO。

（二）耐火材料对钢水中含S量的影响

耐火材料的材质对于钢水脱S有很大影响[5]，在相同的冶炼工艺条件下，使用硅砖包衬时的脱S率为50-60%，使用粘土砖包衬时为60-70%，而使用碱性的白云石砖包衬时则可以提高到80%。李楠等[6]研究了MgO-CaO材料在1600℃下对钢水脱S的影响，结果随CaO含量增加，钢水中S含量趋于降低。

（三）耐火材料对钢中含碳量的影响

碳极易溶于钢水，而钢中碳含量直接会对钢的组成、结构和性能等造成影响。对含碳白云石质和氧化铝-碳质浸入式水口的研究发现[7]，当耐火材料第一次使用时，钢水发生了严重增碳，而同一制品在第二次使用时钢水仅发生轻微的增碳。初始暴露阶段，钢水和耐火材料由于存在很大的碳浓度差，促进了通过扩散界面的质量传输，使砖表面发生脱碳。随时间推移，脱碳层厚度增加，界面浓度差下降，从耐火材料内部通过脱碳层到接触界面，碳的溶解路径变长，使钢水增碳减少。

（四）耐火材料对钢中氧含量和含氧夹杂物的影响

对不同材质耐火材料对深脱氧钢氧含量的影响的研究表明[8]：一般来说，随着耐火材料由碱性中性酸性的变化顺序，耐火材料的氧势指数逐渐增大。采用碱性耐火材料有利于钢中氧含量的降低。为了降低钢中的氧含量，在选择钢包内衬材料时一般应选择碱性材料。因为含铁、铬和硅的氧化物耐火材料很容易使钢水氧含量增加，这主要是受到了存在固溶氧化物的影响，因为不稳定的氧化物要优先溶解。

2 洁净钢用耐火材料的发展

2.1 LF炉用精炼耐火材料

近几年来，随着我国洁净钢产量的不断增加和质量的不断提高，对 LF 精炼炉及其它炉外精炼设备用耐火材料提出了更高的要求。它不仅要求耐火材料的使用寿命长，而且还要对钢水有净化作用，至少不对钢水产生污染。目前，能够满足这种要求的耐火材料只有镁钙质耐火材料，包括烧成镁钙砖和不烧镁钙砖。镁钙质耐火材料具有优良耐高温性能和抗炉渣侵蚀性能，其中的游离CaO 能够吸附钢水中的[S]，[P]和非金属夹杂物，有净化钢水的功能[9]。

2.2 AOD精炼炉用耐火材料

AOD炉由于长时间在高温苛刻条件下操作，所以风口及风口周围、耳轴渣线部位蚀损严重，需使用耐蚀性好、耐热剥落、高温强度大的耐火材料。太钢经过多年的研究自主开发生产的镁钙砖适合太钢AOD炉冶炼工艺的要求[10]，并使 AOD 炉龄大幅度提高。通过近几年的不断改进，镁钙砖质量有了更进一步的提高，与镁钙砖相适应的 AOD 单渣法不锈钢冶炼工艺也更加成熟，目前太钢自产镁钙砖的 AOD 炉龄月平均已达到160次，单炉最高达到187次，达到了国内先进水平。

2.3 水口用耐火材料

对于容易引起增碳和增硅的洁净钢冶炼，一般多采用复合耐火材料，即在与钢液接触的部分采用无碳和无硅耐火材料，而在其外部采用抗震和抗渣侵蚀性能优良的含碳和含硅耐火材料。已开发的有复合结构的浸入式水口，内衬复合无碳无硅的尖晶石材料，出钢口复合尖晶石-硅质材料，浇注超低碳高氧钢效果良好。尖晶石材料不与钢中的MnO、FeO反应，不仅不熔蚀， 并且在工作面形成致密耐侵蚀层。

3 结语

洁净钢生产用耐火材料大多属于科技含量高、 经济效益好、 资源消耗少和环境污染少的产品，正好迎合我国耐火材料工业结构调整和发展的需要。大力发展洁净钢生产作为钢铁工业的重要发展方向之一，将为加速耐火材料工业的现代化步伐注入持久强劲的动力，使耐火材料朝着优质、 高效、功能化、低污染绿色的方向发展。

【参考文献】

[1]钟香崇.展望新一代耐火材料[J].耐火材料，2003，37（1）：1-10.

[2]王学达，陈述江，张红鹰，等.镁钙耐火材料对钢水的净化作用[J].耐火材料，2004，38（2）：88-90.

[3]李楠.钢与耐火材料的作用及耐火材料的选取[J].耐火材料创刊40周年特刊，2006：19-22.

[4]匡加才.超纯净钢用镁-钙浇注料的研究[D].武汉：武汉科技大学，1999.

[5]程煌，任彤.铁水深脱硫发展趋势[J].钢铁，2003，36（4）：17-19.

[6]张兴业.LF 精炼炉用不烧镁钙砖的研制与使用[J].工业加工，2007，2（36）：50-52.

[7][10]张朝霞，等.AOD 精炼炉用镁钙砖的研制与使用[J].辽宁建材，2005，4：14-16.

篇4

关键词：耐火材料；废气治理；工程实例

中图分类号：X324文献标识码：A文章编号：1674-9944（2012）12-0082-04

1引言

随着我国经济和工业的迅速发展，环境污染呈现加重趋势，各城市灰霾天气增多，大气污染状况也十分严重，为了缓解污染，我国采取了一系列措施，如脱硫优惠电价、“上大压小”、限期淘汰、“区域限批”等，加大环境保护投入，实施工程减排、结构减排、管理减排，取得了显著成效。2012年3月2日，我国了新的《环境空气质量标准》，环保政策日益严厉，“十二五”期间，以烟尘、二氧化硫、氮氧化物为代表的主要大气污染物排放标准将再次提高，火电、钢铁等主要大气污染物排放行业将面临新一轮设备新增或改造投资需求。截至2011年，全国累计建成运行燃煤电厂脱硫设施6亿kW，火电脱硫机组装机容量比例由2005年的12%提高到87.6%。

在此形势下，采用先进的生产工艺和先进的污染处理工艺，将是涉“污”企业发展的趋势和出路。耐火材料生产，如果不采取有效的废气处理工艺和设施，会污染大气，给企业带来不利局面。因此，耐火材料生产企业必须采用先进、成熟的生产工艺，完善的废气处理系统，才能确保企业的达标排放。本文通过某企业耐火材料生产项目实例，介绍其废气处理达标排放的工艺。

2总论

2.1项目由来

某厂成立于1998年，占地面积54000m2，主要生产隔热、耐火、保温材料。随着《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求》（公消[2011]65号文件）的深入贯彻，将会促进新型墙体节能环保绝热隔音板在建筑上用量的增加，并会有大的发展。该厂看准了这一市场机遇，决定在现有年产11300t耐火材料产能的基础上，新增1条年产20000t新型外墙节能保温防火材料生产线。由于在生产工艺过程中会有废气产生，企业若不对废气进行有效收集和治理，会对厂区及周围环境造成一定的影响。

2.2设计原则

根据该厂的要求和提供的资料，调查现有工艺流程，掌握废气排放的种类、排放规律，然后提出有针对性的废气治理措施，通过增加相应的废气收集和处理设施，使废气处理达标后高空排放。其基本指导思想如下。

（1）严格执行国家及地方的环境保护法律法规，按规定的排放标准，使处理后的废气各项指标达到且优于标准值；

（2）根据企业车间产生废气的特征，结合已有的工程实例，在确保尾气达标的前提下，尽可能采用简单、成熟、可靠的处理工艺，达到功能可靠、经济合理、管理方便；

（3）设备选型具有较大的灵活性和调节余地，目前选用优质、低能耗的国产设备，设置必要的自控系统，便于操作管理、维修，节省动力消耗及运行费用，待工艺确定后可根据业主要求进行合理的调整。

2.3排放标准

2.3.1粉尘、非甲烷总烃

板材切割粉尘及固化炉有机废气（以非甲烷总烃计）排放标准执行《大气污染物排放标准》（GB16297-1996）中表2新污染源大气污染物排放限值，具体见表1。

2.3.2烟尘、SO2

冲天炉废气中的烟尘排放执行《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）表2中“非金属熔化炉”二级排放限值，SO2排放参照执行《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）表4中燃煤（油）炉窑二级排放浓度，固化炉烟尘排放执行《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）表2中“干燥炉、窑”二级排放限值，具体见表2。

3生产工艺及污染物产生状况分析

3.1工艺流程图

具体工艺流程见图1。

3.2工艺流程说明

本项目以矿渣、玄武岩及白云石为原料，焦炭、天然气为燃料。原料按配比自动称量后，投入熔化炉内充分熔化并较好地均化，废气经除尘后排放。熔体由熔化炉流料口流出，经活动流槽被导入离心机成纤。离心机由高速运转的离心辊部件和包络在离心辊外的风环组成。流入离心机的高温熔体在离心辊的离心力和由风环喷出的高速气流的复合作用下牵伸成纤维，并将纤维吹送至集棉机，纤维在飞越过程中，利用其与渣球的速度差有效地将未成纤的渣球分离出去，同时，采用细雾粒多点喷射方式，将粘结剂均匀地施加到纤维表面。

纤维在集棉机的负压风抽吸作用下均匀沉降到高速运行的集棉带上，形成很薄的初棉层，初棉层经过渡输送机送入摆锤机，在摆锤带往复摆作用下，在与其成90°布置的成形输送机上，形成多层折叠结构形式的均匀棉毡。成型输送机出口接称量皮带机，由它控制板毡生产线的速度以保证产品的密度。在成形输送机与固化炉之间设置打褶机、加压机，通过调节速度差使棉毡纤维分布发生变化，以制造结构棉。

未固化棉毡进入固化炉，毡层在固化炉内被上下网板加压定型，同时鼓入270℃的热风，穿过毡板层，使其中粘结剂固化并形成具有一定厚度和强度的连续板、毡，从固化炉出来的板毡经过渡输送机、冷却输送机、纵切输送机、横切输送机、横切铡刀和接收站等成为成品。岩棉板产品通过收缩薄膜包装机自动包装入库。

3.3废气污染物分析

3.3.1上料粉尘

每一生产周期（完全清空一次炉料为一周期）按6批次间歇上料，上料前喷水雾抑尘。在原料输送过程中，采用皮带输送，在各皮带连接端接料时，由于皮带口的高差，造成部分物料形成扬尘，产生量约原料输送量的1%，则上料粉尘产生量为320t/年，产生浓度为450mg/m3。

3.3.2冲天炉废气

冲天炉焚烧系统采用天然气为燃料，属于清洁能源，不计算污染物量。冲天炉废气主要来自于炉内焦炭燃烧产生的粉尘及SO2，自冲天炉闭炉点火后至开炉清料经35m高的总烟囱连续排放。

在熔体生产过程中，产生部分的CO及SO2气体。处理系统分为两个小系统：废气焚烧处理系统及余热利用。采用废气焚烧系统对冲天炉废气进行焚烧，将废气中的CO去除；经焚烧的高温废气再经过余热利用，将助燃风加热至450～550℃。同时，废气经过换热温度降低到200～250℃。

3.3.3集棉室废气

集棉室废气主要成分包括纤维粉尘、游离甲醛废气。

集棉室负压风机风量为200000m3/h。由于集棉室负压引风量较大，所以岩棉集棉室所排纤维粉尘的起始浓度较低，但其排尘总量较大。据典型分析，其起始浓度平均约为320mg/m3，折合15kg/t产品，则粉尘产生量为300t/年，48kg/h。建设单位在选用脲醛树脂时应选用优质原料，游离甲醛及苯酚含量（以非甲烷总烃计）不高于2%，集棉工段产生的非甲烷总烃约为20t/年，产生浓度为20mg/m3，3.2kg/h。

3.3.4 固化炉烘干废气

固化炉烘干废气与集棉室废气类似，主要包括粉尘及游离甲醛、苯酚（以非甲烷总烃计）。根据类比估算，粉尘产生量约32t/年，产生浓度约320mg/m3；游离甲醛、苯酚（以非甲烷总烃计）产生量为30t/年，产生浓度约80mg/m3。热固化炉废气中粉尘、非甲烷总烃经车间无组织外排量不超过1‰及5‰。

4废气治理工艺的选择

4.1除尘

针对本项目，其主要污染物为烟尘，目前国内常用的除尘方法有以下3种。

（1）干法除尘。高压静电除尘和袋式除尘。这两种除尘设备除尘效率好，但造价高，同时除尘前端要另加降温系统，废气中的有害气体不能去除。

（2）湿法除尘。让炉气高速通过水面，或者向炉气中喷洒水雾以净化烟气，这种除尘系统的造价低于干法除尘，但除尘效果不高，同时会产生大量的废液、污泥，造成二次污染，使设备的保养维护有难度，并且设备的损坏太快，二次污染物的量大。

（3）半干半湿除尘。即第一级采用干法，为高效旋风除尘器，直径20μm以上的粉尘基本除去；第二级采用湿法，为复喷水膜除尘器，由于气液逆向碰撞，能将1μm左右的细小微粒除去，效率可达97.5%，同时少量有害气体与水反应，杜绝了直接排放。此法和湿法相比，用水量少，二次污染物废液、污泥少，对除尘设备侵蚀小，管理维修工作量相对于湿法除尘小。

根据企业实际情况，该项目采用“二级初级除尘器+一级布袋除尘器”除尘工艺。

4.2烟气冷却

在高温烟气环境下，除尘器和风机的运行均受到限制。袋式除尘器受滤材耐温性能的限制，一般滤料只限130℃以下，使用耐高温的诺美克斯（Nomex）滤料也只限250℃以下，因此袋式除尘器在运行过程中，应特别注意进入袋滤室前的烟气温度，防止温度过高烧毁滤袋。设计时应设置烟气温度监测和报警装置，并与风机并入电动机连锁（必要时包含紧急冷风阀），当入口温度超过限定值时停止系统引风（或立即打开紧急冷风阀混入冷风）。冲天炉使用袋式除尘器，烟气冷却是关键环节。在诸多冷却方式中，热交换器法尽管结构复杂，造价较高，却是最稳妥可靠的方法。

经计算，高温烟气由300℃降至150℃左右须进行换热。根据吸风口至布袋除尘器管道长度和管道自身散热能力，经过两级初效除尘器除尘后，温度可降至150～180℃，从而保证进入袋式除尘器的烟气温度在滤材耐温性能的限值内。

4.3烟气处理

冲天炉烟气经过“两级初效除尘器+布袋除尘器”后，去除了烟气中的大量烟尘，但废气中仍含有部分有机成分，必须经过焚烧炉处理后才能达标排放。

结合企业实际情况，拟在布袋除尘器后设置焚烧炉，一方面能够有效去除废气中的其他有机成分，另一方面可以进一步去除废气中的烟尘。

4.4废气治理工艺的确定

从以上废气治理技术的分析可知，本项目废气主要为粉尘颗粒以及少量有机物。根据各种废气的物化性质，本方案针对冲天炉废气采用“二级初级除尘+换热器+布袋除尘+焚烧炉”进行处理；针对集棉室废气和固化炉废气采用高效过滤室过滤进行处理。具体工艺流程如图2和图3所示。

5技术经济分析

5.1总投资估算

废气治理设备投资估算为：设备直接费，包括一级旋风除尘器、二级旋风除尘器、布袋除尘器、卧式焚烧炉、燃烧机、引风机1、高效过滤室1、高效过滤室2、引风机2、引风机3和排气筒总共约158.0万元；设备安装费约8.0万元；技术服务费包括设计费和调试费约4.0万元；税金约6.8万元。总计为176.8万元。

5.2技术经济指标

5.2.1电耗

电耗统计见表3。

每天用电费用：总功率369kW，功率因素0.75，电价0.7元/kW·h，约1937元/d。

5.2.2人员编制

废气处理设施连续运作，操作管理简单，不需要专门的操作人员，将其操作规程列入生产车间操作城区，由员工兼职看管即可。考虑到日夜连续运转，运行费用计算时按2人计算。

5.2.3运行费用

运行费用见表4。

结语

耐火材料生产项目废气处理工艺实施后，使企业实现了生产废气达标排放，为区域减排作出了贡献，避免了当地生态系统受到影响。该项目表明生产废气只要选好工艺，采用成熟、完善的处理设施和工艺，加强环保的投入，是现实可行，可以得到良好的处理效果的。

参考文献：

[1]闫改会.热交换器在窑头废气处理系统中的应用[J] .新世纪水泥导报，2012，18（3）：70～72.

[2]蒋良富. 有关废气治理技术研究进展[J] . 中国商界（上半月），2012（6）：412.

[3]向书坚，吴淑丽. 中国工业废气治理技术效率及其影响因素分析[J] . 数量经济技术经济研究，2012，29（8）：79～91.

[4]曾文兵，许贤文，李利军. PET装置废气处理工艺比较和改进[J]. 聚酯工业，2012，25（2）：5～7.

篇5

关键词：高炉设计 耐火材料 机理

一、炉衬破坏机理

高炉炉衬的寿命决定高炉一代寿命的长短。高炉内不同部位发生不同的物理化学反应，所以需要具体分析各部位炉衬的破坏机理。

1、 炉底

根据高炉停炉大修前炉底破损状况和生产中炉底温度等检测接过知道炉底破损分为两个阶段，初期是铁水渗入将砖漂浮而形成锅底形深坑，第二阶段是熔结层形成后的化学侵蚀。铁水渗入的条件：一是炉底砌砖承受着液体渣铁、煤气压力、料柱重量的10%～20%；二是砌砖存在砖缝和裂缝。

熔结层中砖与砖已烧结成一个整体，能抵抗铁水的渗入，并且坑底面的铁水温度也较低，砖缝已不再是铁水渗入的薄弱环节了，这时炉衬损坏的主要原因转化为铁水中的碳将砖中的二氧化硅还原成硅，并被铁水所吸收的化学侵蚀。反应方程式如下：

SiO2+2[C]+[Fe]=[FeSi]+2CO

从上述炉底破损机理看出，影响炉底寿命因素：首先是它承受的高压，其次是高温，再次是铁水和渣水在出铁时的流动对炉底的冲刷，炉底的砖衬在加热过程中产生温度应力引起转层开裂，此外在高温下渣铁也对砖衬有化学侵蚀作用，特别是渣液的侵蚀更为严重。

2、炉缸

炉缸下部是盛渣铁液的地方，而且周期地进行聚集和排出，所以渣铁的流动、炉内渣铁液面的升降，大量的煤气流等高温流体对炉衬的冲刷是主要破坏因素。高炉炉渣偏碱性而常用的耐火砖偏酸性，故在高温下化学性渣化，对炉缸砖衬是一个重要的破坏因素。整个高炉的最高温度区域是炉缸上部的风口带，此处炉衬内表面温度高达1300oC～1900oC，所以砖衬的耐高温性能和相应的冷却措施都是非常重要的。

3、 炉腹

此处距风口带近，故高温热应力作用很大。由于炉腹倾斜故受着料柱压力和崩料、坐料时的冲击力的影响。另外还承受初渣的化学侵蚀。由于初渣中的FeO、MnO以及自由CaO含量较高，初渣中FeO、MnO、 CaO与砖衬中的SiO2反应，生成低熔点化合物，是砖衬表面软熔，在液态渣铁和煤气流的冲刷下而脱落。在实际生产中，往往开炉不久这部分炉衬便被完全侵蚀掉，增加炉衬厚度也无济于事，而是靠冷却壁上的渣皮维持生产。

4 、 炉身

炉身中下部温度较高，故热应力的影响较大，同时也受到初渣的化学侵蚀以及碱金属和锌的化学侵蚀。另外，碳素沉积也是该部位炉衬损坏的一个原因。在炉身上部炉料比较坚硬，具有棱角，下降炉料的磨损和夹带着的大量炉尘的高速煤气流的冲刷是这部位炉衬损坏的主要原因。

5、 炉喉

炉喉受到炉料落下时的撞击作用，故都用金属保护板加以保护，又称炉喉钢砖，即使如此，它仍会在高温下失去强度和由于温度分布不均匀而产生热变形，炉内的煤气流频繁变化时损坏更为严重。

对于大中型高炉来说，炉身部位是整个高炉的薄弱环节，这里的工作条件虽然比下部好，但由于没有渣皮的保护，寿命反而较短。对于中小型高炉，炉缸是薄弱环节，常因炉缸冷却不良、堵铁口泥泡能力小而发生炉缸烧穿事故。

最终决定炉衬寿命的因素有：

1）炉衬质量，是决定炉衬寿命的关键因素，如耐火砖的化学成分、物理性质、外形公差等。

2）砌筑质量，砌缝大小及是否均匀，膨胀缝是否合理，填料是否填实等。

3）操作因素，如开炉时的烘炉质量，正常操作时各项操作制度是否稳定、合理。

4）炉型结构尺寸是否合理，如炉身角炉腹角。

另一方面高炉内也存在着保护炉衬的因素，如合理的冷却设备、渣皮的形成、炉壳的存在，都有助于炉衬的保护，减弱了高温热应力的破坏[6]。

二、 高炉用耐火材料

1、 高炉对耐火材料的要求

根据高炉炉衬的工作条件和破坏机理，砌筑材料的质量对炉衬寿命有重要影响，故对高炉用耐火材料提出以下要求：

1）耐火度要高。耐火度是指耐火材料开始软化的温度。它表示了耐火材料承受高温的能力。

2）荷重软化点要高。将直径36mm高50mm的试样在0.2MPa荷载下升温，当温度达到某一定值时，试样高度突然降低。这个温度就是荷重软化点。荷重软化点能够更确切的评价耐火材料的性能。

3）Fe2O3的含量要低。

4）重烧收缩要小。重烧收缩也称残余收缩，是表示耐火材料升至高温后产生裂纹可能性大小的一种尺度。

5）气孔率要低。气孔率是耐火材料的重要指标之一，在高炉冶炼条件下，如果砖衬材料的气孔率大，则为石墨和锌沉积创造了条件，从而引起炉衬破坏。

2、 高炉常用耐火材料

高炉常用耐火材料主要有陶瓷材料和碳质材料材料两大类。陶瓷质材料包括黏土砖、高铝砖、钢玉砖和不定形耐火材料等；碳质材料包括碳砖、石墨碳砖、石墨碳化硅砖、氮结合碳化硅砖等。

1）黏土砖和高铝砖。

粘土砖是高炉上应用最广泛的耐火砖，它有良好的物理机械性能，化学成分与炉渣相近，不易和渣起化学反应，有较好的机械性能，成本较低。

高铝砖是Al2O3含量大于48%的耐火制品，它比黏土砖有更高的耐火度和荷重软化点，由于Al2O3为中性，故抗渣性较好，但是加工困难，成本较高。

粘土砖和高铝砖的外形质量也非常重要，特别是精细砌筑部位更为严格，有时还需要再磨制加工才能合乎质量要求，所以在贮运过程中要注意保护边缘棱角，否则会降低级别甚至报废。

2）碳质耐火材料

近代高炉逐渐大型化，冶炼强度也有多提高，炉衬热负荷加重，碳质耐火材料具有独特的性能，因此逐渐应用到高炉上来，尤其是炉缸炉底部位几乎普遍采用碳质材料，其它部位炉衬的使用量也日趋增加。碳质耐火材料的特性如下：①耐火度高，碳是不熔化物质在3500oC升华，在高炉冶炼温度下碳质耐火材料不熔化也不软化；②碳质耐火材料具有良好的抗渣性，对酸和碱性炉渣都具有很好的抗蚀能力；③具有高导热性，抵抗热震性好，可以很好的发挥冷却器的作用，有利于延长炉衬寿命；④膨胀系数小，热稳定性好；⑤致命弱点是易氧化，对氧化性气氛抵抗能力差。

3）不定形耐火材料

不定形耐火材料主要要有捣打料、喷涂料、浇注料、泥浆和填料等。按成分可分碳质不定行耐火材料和黏土质不定形耐火材料。耐火泥浆的作用是填充砖缝，将砖黏结成整体。耐火泥浆由散状耐火材料调制而成，它应该有良好的筑炉性能，及良好的流动性、可塑性及保水性，还要有良好的高温性能保证在高温下性能稳定及气孔率低。

不定形耐火材料与成形耐火材料相比，具有成形工艺简单、能耗低、整体性好、抗热震性强、耐剥落等优点；还可以减小炉衬厚度，改善导热性等[6]。

三、结束语

高炉炉衬是按照设计的炉形用耐火材料砌筑而成的。耐火材料直接承受高温作用以及化学侵蚀、炉料和煤气运动的磨损等多种因素的破坏作用，故炉衬结构和耐火材料的材质直接影响到炉衬寿命。耐火材料的选用应与高炉内型部位相配合，与原料条件相适应，与冷却设备配合合理。

参考文献：

［1］李传薪．钢铁厂设计原理．北京：冶金工业出版社，1997

篇6

【关键词】催化裂化装置 不定形耐火材料 衬里混凝土 发展 标准

催化裂化装置（CCU）是石油化工行业中重要的二次加工装置。催化裂化装置反应再生系统设备区别于一般石油化工设备之处，在于该类设备内部均有隔热耐磨衬里。反应再生系统设备包括提升管反应器、反应（沉降）器、再生器、烧焦罐、外取热器、外旋风分离器、三级旋风分离器、四级旋风分离器、孔板降压器、蒸汽过滤器、辅助燃烧室等带衬里的设备及与其相连接的管道。衬里工程质量是直接影响催化裂化装置实现长周期（三年一修）运行中的五大问题之一，其重要性是显著的。

为了进一步提高衬里工程的技术水平，有必要研究多年来我国石油化工行业催化裂化装置用不定形耐火材料的发展及标准的变化，并对今后衬里的发展趋势作一个预测。

1 催化裂化装置工艺流程

催化裂化装置基本工艺流程为：原料油经过预热进入反-再系统，与高温催化剂在提升管内在470～530℃和0.1～0.3MPa条件下发生裂化反应，生成轻质原油气。这些含有催化剂的油气进入沉降器内的旋风分离器进行分离。油气进入分馏系统，分离出的催化剂进入再生器，在高温下（670～800℃）进行烧焦再生。再生后的催化剂再进入提升管反应器参与反应，循环使用。由于催化剂的再生反应热量大于原料油裂化反应的吸热量，为维持两器热量平衡，一般设置取热器。同时为充分利用多余热量，建立能量回收系统。再生烟气高温取热炉工艺操作温度达到1300℃左右。

随着催化裂化工艺的普遍采用。两器（反应器、再生器）操作温度不断提高，催化剂的硬度越来越大，对衬里用不定形耐火材料提出了更高的要求。

2 我国石油化工行业催化裂化装置用不定形耐火材料的发展及标准的变化

我国从1965年5月在抚顺石油二厂建设第一套流化催化裂化装置（FCCU）以来，很长一段时期内衬里材料一直按照炼化建703-77的规定生产。衬里材料指标见表1。工程中衬里材料使用散装衬里原料。在现场根据原料情况进行配比、调整、配制。原材料的松散容重、含水率经常有波动，现场不具备良好的试验条件，衬里材料的配比很难保持一致。同时耐磨层衬里采用磷酸铝做结合剂，需要现场熬制并调料，质量难以保证。由于衬里材料中没有加入外加剂，强度很低，施工性能比较差。

80年代中后期出现了工厂化生产衬里材料的厂家，在一定程度上解决了现场配料、粉尘污染严重、配比不准确的问题。但这些厂大都规模小，技术装备落后，技术力量薄弱，工艺技术陈旧，因此产品质量的稳定性和配比的精确性均难以保证。但是，由于种种其他原因，这些产品当时还占据着相当的市场份额。

随着钢纤维增强单层无龟甲网衬里技术的推广应用，高强度的隔热耐磨单层衬里材料快速发展。钢纤维增强单层无龟甲网衬里结构简单、稳定性好、施工简便快捷、工程造价低以及维修工作量小、维修方便等优点，国内新建装置的衬里全部或绝大多数采用无龟甲网衬里。

我公司1995年在镇海炼化80万吨/年重油催化裂化装置的衬里施工中，应用了多种新型隔热耐磨衬里组合料，归纳起来可分为五大类：第一类为高耐磨材料，主要用于旋风分离器及类似工况的设备，如GDS-IA、TA-218等；第二类为耐磨材料，主要用于双层衬里耐磨层，如GDS-4、BPDI-D、TA-217等；第三类为隔热耐磨材料，主要用于催化裂化装置两器壳体及管道单层衬里或隔热层，如Z-BPDI-Bm、QA-212等；第四类为隔热材料，主要用干催化裂化装置两器壳体及管道隔热层，如ZC-2.ZC-3等；第五类为高热阻制品，主要用于一般磨损要求的双层衬里的隔热层，如HL-5等。衬里材料的分类是按性能指标划分的。由于各种材料配方不同，施工要求也不尽相同。

90年代末期，许多炼厂相继出现了由于器壁温度过低造成的再生器露点腐蚀现象。这样一来促进了高强度、高导热、低线变形单层衬里材料的开发使用。

《隔热耐磨混凝土衬里技术规范》SH3531-1999充分体现了当时的衬里技术的最新进展。衬里材料性能见表2。

在《隔热耐磨衬里技术规范》SH 3531-2003（代替SH3531-1999）中新增了钢纤维化学成分和物理性能的要求，具体见SH 3531-2003表4以及衬里料Fe2O3和AL2O3含量、耐磨性的要求，见下表3。衬里混凝土其余指标变化不大，在《隔热耐磨衬里技术规范》SH 3531-2003所列的材料中，除AA类材料采用磷酸盐作结合剂外，其他材料均采用铝酸盐水泥作结合剂。混凝土性能指标见《隔热耐磨衬里技术规范》SH 3531-2003表5。

新要求，相继开发了新型衬里材料。这类新型材料主要有两类：第一类具有低残余线收缩、低热膨胀率、低气孔率和低油气渗透率、低吸水率、高强度和高热震稳定性，尤其是低气孔率和低油气渗透率、对用于沉降器的衬里来说尤为重要。第二类是具有施工简便化的特征，主要是指满足催化裂化装置衬里施工所需要的自流浇注料。与传统浇注料相比，自流浇注料无需振动施工即可达到摊平、脱气和密实化，与振动浇注料相比，气孔少且孔径小。可减少施工现场的噪音污染，减轻工人的劳动强度，高空作业时，可进行泵送施工，省工省力，非常方便地用于修筑和修补形状复杂部位处的衬里、薄壁衬里和锚固件布置较密处的衬里。在狭小的施工场所或难以施加振动的部位更加具有优越性。

在GB 50474-2008《隔热耐磨衬里技术规范》中结合催化裂化装置的工艺要求，对其性能做了调整，具体见GB 50474-2008表4.5.1衬里混凝土类别、级别、性能指标。表4.5.1给出了对催化裂化装置反应再生系统设备所用衬里混凝土性能的最低要求，因为是最低要求故该表中与《隔热耐磨衬里技术规范》SH 3531-2003中表5衬里混凝土性能指标数值相比较，除了高耐磨类别中三氧化二铝含量为≥85及隔热类别中级别分别为D1、D2级的材料去掉了815℃的各项指标值外，其余基本相同。隔热、耐磨混凝土体积密度减小，耐压强度提高。这体现了衬里材料向轻质高强低收缩的方向发展，调整性能的主导思想是增加隔热性、耐磨性，并防止隔热混凝土被掏空的现象发生。

我公司2012年在施工总承包的上海石化股份有限公司炼油改造工程350万吨/年重油催化裂化装置反再系统衬里工程中衬里材料有：隔热衬里D02、隔热耐磨衬里C02、耐磨衬里B01：这三种衬里材料主要用于沉降器、第一、二再生器和第三级旋风分离器；高耐磨衬里AA：主要用于：第一、二再生器和第三级旋风分离器等。

隔热耐磨单层（C级）衬里材料目前只是个别装置采用，主要用于当介质为油气或设备直径较小，反应器、提升管、斜管、烟道等设备。大部分装置普遍采用隔热耐磨双层衬里。

近年来不定形衬里材料技术发展较快，由于外加剂、超微粉的使用，衬里材料的物理力学性能大大提高。施工方法和工艺也有新的要求。不同品种的不定形衬里材料有不同配方，即使同一产品不同生产厂在配方上也有差异。

近年随着操作温度的提高和催化剂改进，尤其是刚玉质催化剂对衬里的强力冲刷，加速了衬里的磨损，直接影响到催化裂化装置的正常运行。，国内衬里厂家研制开发了高耐磨衬里修补料HN-1。这种修补料能和原有基材胶结成牢固的复合体，形成耐高温、耐磨的坚固壳体。尤其适合在装置停工检修时对于衬里局部磨损的情况下使用。

3 发展研究

3.1 存在问题

近几十年来，由于种种原因，由衬里原因引起的设备故障和装置停工越来越多。2011年就有两套催化裂化装置出现严重衬里质量问题，导致关键设备的衬里被迫全部拆除后重新施工。3.2 发展研究3.2.1？改进衬里结构

根据目前的国情和现状，逐渐减少龟甲网隔热耐磨双层衬里结构，合理扩大隔热耐磨单层衬里结构形式的范围。

3.2.2？改进衬里施工技术

随着人们追求高效、高质量、省力和HSE环境等要求。喷涂法、外部振捣器支撑振捣法等自动化程度更高的施工形式将逐步使用，衬里施工技术将逐步向机械化、自动化方向发展。

3.2.3？推广应用耐火材料新技术

热态下的自流浇注料和压入料等材料将应用于催化裂化装置衬里工程中，这种材料适用于满足紧急抢修工程需要。新型添加剂、结合剂的应用，显著提高了耐火材料产品的质量、高温使用性能及使用寿命。

3.2.4？耐火材料高温使用在线检测

在高温使用时以提高安全性为目标，对耐火材料进行在线检测，实现安全化智能化使用，防止漏穿或过早更换。

3.2.5？耐火材料工业自身发展的重点

发展高效节能耐火材料；发展耐火材料综合优化配置技术；发展环保生态绿色耐火材料；实施用后耐火材料再利用；开展新型不定形耐火材料功能添加剂的开发研究，特别是环保型结合剂的研究开发。研究和开发隔热效果更好、强度耐磨性更高的先进单层衬里材料也是一项重要任务。

3.2.6？进一步提高国家标准

国内A级衬里材料在施工性、加水量敏感性等方面跟国外相比存在一定的差距。仅停留于满足国家标准的最低要求和工程项目中存在追求低价中标的现实，很显然对确保产品质量和鼓励使用优质材料不利。因此进一步提高国家标准的要求值，激励科研单位和供货厂商开发研制高水平的衬里材料，让用户有使用优质衬里材料的积极性，这些措施对于提高我国衬里水平、确保衬里设备的质量很有必要。

4 结束语

我国催化裂化装置用衬里材料技术发展飞块，只有根据催化裂化装置生产特点，积极采用不定形耐火材料领域的先进技术、产、学、研三结合，以自主创新为核心的科技发展将成为中国耐火材料工业发展的主要推动力。致力于提高产品质量，促进节能减排，促进科技发展。才能创造出优质的衬里材料。

参考文献

[1] 苏彦彬，严云.催化裂化装置用衬里材料[C].2001

[2] SH3504-2000 催化裂化装置反应再生系统设备施工及验收规范 [S]

[3] GB/T 4513 不定形耐火材料分类 [S]

[4] 严云.催化裂化装置用隔热耐磨衬里的现状和发展趋势 [J].耐火材料，2000，34（6）

[5] SH 3531-2003 隔热耐磨衬里技术规范 [S]

[6] 谢田华.衬里料在催化裂化装置中的应用及研究 [D] 2006

[7] GB 50474-2008 隔热耐磨衬里技术规范 [S]

[8] SH/T 3609-2011 石油化工隔热耐磨衬里施工技术规程 [S]

[9] 冯清晓，闫涛.我国炼油化工装置设备隔热耐磨衬里技术与国外的差异[J].石油化工设备技术，2012，33（3）

[10] 李红霞.我国耐火材料工业科研发展方向 [J]耐火材料，2010，44（增刊）

[11] 钟季崇.中国耐火材料工业的崛起 [J].耐火材料，2013，47（1）

篇7

常用的防火材料包括防火板、防火门、防火玻璃、防火涂料防火包等。具体等级划分有：

1、不燃性建筑材料：几乎不发生燃烧的材料。

2、难燃性建筑材料：难燃类材料有较好的阻燃作用。其在空气中遇明火或在高温作用下难起火，不易很快发生蔓延，且当火源移开后燃烧立即停止。

3、可燃性建筑材料：可燃类材料有一定的阻燃作用。在空气中遇明火或在高温作用下会立即起火燃烧，易导致火灾的蔓延，如木柱、木屋架、木梁、木楼梯等。

篇8

这份荣誉是对高树森董事长几十年来情系纳米耐火材料,专注于技术创新,通过自主创新与自主知识把一家民营企业不断地做强做大,为高温工业耐火材料的科研开发及产业化做出不懈努力的充分肯定。付出总有回报!据了解,高树森董事长还是教授级高工,山西省耐火材料工程技术研究中心主任兼首席专家,中国节能协会玻璃窑炉专业委员会副主任委员。因多项重大科研创新,他曾多次被冶金部、山西省政府、太原市政府授予劳动模范、先进科技工作者等荣誉称号。

高树森告诉《中国科技财富》:推动创新是国家发展和民族崛起的客观要求。纳米材料是21世纪最富有活力,对各个领域将产生深远影响的高新技术,也将对我国经济的发展提供新的机遇。随着纳米材料和纳米技术进入更多的传统产业和传统产品中,纳米科技将带来更大的经济和社会效益,对人类社会进步产生深远的影响。纳米经济是战略性新兴产业,是新科技和新型产业的深度融合,代表未来发展的方向,紧紧抓住新科技革命带来的战略机遇,使纳米产业尽快成为国民经济的先导与支柱产业,为加快经济发展模式转变提供强有力支撑具有积极意义。

创建耐材行业领军企业

太原高科耐火材料有限公司于1989年由高树森董事长基于创新耐火材料,服务产业经济的梦想而发起创立。在成立之初,这只是一家简易的小型耐火材料厂,经过几年的艰苦奋斗,企业取得了初步的发展。1992年经山西省高新技术委员会认定、国家太原高新技术开发区管委会批准,成立了太原高科耐火材料有限公司(简称太原高科)。

公司建立了耐火材料生产厂和专业的耐火材料技术研究中心,成为耐火材料行业中唯一的国家级高新技术企业,并承担山西省高端重点行业用耐火材料的技术研究与开发工作,先后研究开发出多种耐火材料高新技术产品,并及时将研究成果转化为生产力,大大促进了企业的发展,为技术研究和自主创新提供了雄厚的资金支持,形成了生产与科研相互促进的良好局面。同时,在眼界开阔的高董事长的带领下,公司注重与国内有关院校及相关专业的专家的联系与交流,早早的构建了以企业为主体的产学研机制,这些都对企业的快速发展提供了有力的支撑。

随着公司的不断发展,原有的生产能力远不能满足市场的需求,2005年公司在阳曲县投资8000余万元,建设了总占地面为150多亩的现代化工厂和企业技术研发中心,该项目被列为山西省“1311”重点工程、高科技产业化项目及山西重点引进关键科技开发项目。

新工厂于2006年竣工投入生产,特种高效不定形耐火材料年产能5.5万吨。新建的企业技术研究中心具有较先进完善的试验检验条件和设备仪器,还拥有一批经验丰富素质高的研发技术人员,具备研究开发自主创新和生产高新技术耐火材料的能力。该企业技术中心分别于2007年被山西省科技厅批准成为耐火材料行业工程技术研究中心,2009年被山西省认定为企业技术中心担负着耐火材料行业关键技术的研发和创新工作,并在自主创新方面取得多项重大创新成果。

成功绝非偶然!这首先归功于高树森董事长对这份事业的执着与热爱,其次自公司创办以来,他始终坚持科学发展观,把握行业发展的前沿方向。更为重要的是敢于在科研上大量投入,自主研发新项目,将研究成果广泛应用于生产实践,在科技创新与产业兴国上走出了一条符合企业自身特点的康庄大道。

中国缔造的纳米耐材“高”度

在高树森董事长的带领下,太原高科通过不断科技创新,申请知识产权,推动成果产业化,缔造了我国民营企业纳米科技发展的新高度。

高树森作为公司的董事长,时刻不忘技术研究,公司的众多科技创新都是在他亲自参于下获得成功,公司在纳米技术上的每一份突破都浸染着他辛勤的汗水。

太原高科研制成功磷酸盐结合的Al2O3―C质耐火材料浇注料在太钢1200m3大型高炉炉缸部位使用获得成功。这是国内外高炉史上一大创举,也为新型不定型耐火材料进入高温炼铁领域奠定了基础。这项新技术通过了部级技术鉴定,专家给予充分肯定,无论是新材质含碳耐火浇注料或是在大型高炉炉缸部位使用成功,都是重大的自主创新和发明创造,具有重大的技术意义与经济意义。

高树森在国内率先提出“大型玻璃炉强化密封保温”理论及结构,并自主研发了SiO2陶瓷―磷酸盐复合结合硅质不定形耐火浇注料。其主要特点是对耐高温性能和抗热震性得到显著提高,在炼铁高风温热风炉、玻璃熔窑、炼焦炉中都取得了成功的使用经验。1992年该项技术在炼铁高风温热风炉中应用获江苏省和南京市科技成果奖;在玻璃熔窑中应用经山西省科委进行技术鉴定,鉴定认为:玻璃密封与强化保温技术是项系统工程,涉及行业和技术领域广泛,为国内首创,国际领先水平。

公司生产的不定型耐火材料在大型钢铁联合企业各种高温炉窑中进行推广应用,先后在炼铁高炉、热风炉、炼钢电炉、轧钢加热炉、均热炉、退火炉、烧结机点火器、钢包内衬整体浇注、钢液RH真空处理吸咀等热工设备中都得到成功的使用,效果突出,为不定型耐火材料在冶金联合企业中推广应用和发展作出了卓越贡献,该项目在全国科学大会上获得科学技术进步奖。

在硅酸铝系耐火材料中,莫来石是高温下唯一稳定的矿物,还具有热膨胀系数低、抗热震性好、高温体积稳定、耐玻璃侵蚀、污染玻璃倾向性小等优异性能。为充分显现其在高温状态下的稳定性,太原高科研发成功了莫来石制品、莫来石刚玉制品、刚玉莫来石制品等一系列高科技产品,并在冶金建材等高温工业得到广泛应用,取得了突出使用效果,得到客户的高度评价,并获得省、市科学技术进步二等奖。

亚微米陶瓷结合Al2O3―尖晶石浇注料及其在钢包整体浇注中的应用项目是在实施山西“1311”结构调产高科技产业化中重点产品项目。高董事长研发的新型Al2O3―尖晶石浇注料完全解决了钢水精炼对钢包衬的材质、质量、安全性等要求,这项自主研发项目在太钢等大型钢厂得到成功应用。这种新材料还可实施连续套修补新工艺,平均累计使用寿命1000次以上,并且更节能、环保、减排,为功能化的新型绿色耐火材料带来了巨大的发展空间,并荣获太原市十大自主创新产品奖,成为太原高科专有技术,拥有独立知识产权。

大量的创新事迹使太原高科真正走上了“中国创造”之路,公司体现的社会效益与经济效益十分明显。哪怕是在金融危机冲击下,中国钢铁材料领域显得发展有些举步为艰的情况下,公司生产、产值、利润都未受到严重影响,并得到了一定的发展,公司的潜在产值利润发展空间都显得十分广阔。高树森董事长坦言:这说明了太原高科依靠科技创新走上了科学发展的良性轨道,也侧面说明了以企业为主体的创新机制对科研成果迅速转化为生产力具有重要推动作用。

目前,太原高科已通过了ISO9001―2000国际质量体系认证和ISO14001:2004环境管理体系认证,被山西省科委确定为“山西省科技先导型企业”、太原市科技局授予“太原市科技创新示范单位”、太原高新区授予“十佳技术创新项目企业”及“质量管理先进企业”、山西省认定为企业技术中心。最近,中国耐火材料行业协会授予太原高科耐火材料有限公司、山西省耐火材料工程技术研究中心“行业纳米材料产业化示范基地” 的称号。实践证明,坚持科学发展观,坚持走自主研发和自主创新的道路是太原高科发展的根本。

剪不断的纳米情结

自上世纪80年代末纳米科技诞生以来,高树森对于纳米科技一直有一种难以割舍的情节,为了这项事业,他生命不息,奋斗不止。作为一个企业家,他是指路明灯,为太原高科指明了一条崛起壮大的道路。作为一个科学家,他执着奋进,善于把握科学发展的前沿方向,为我国纳米耐火材料的发展做出了重大贡献。

如今已年过古稀的高树森仍忙于工作一线,为我国纳米技术的开发应用,推动绿色低碳的可持续经济发展而全面奔波。他告诉记者,这一切都是为了二十一世纪新一代耐火材料的开发,为钢铁、有色金属、建材、石化、环保、电子、国防等行业的大力发展提供必要的技术支持与基础原料。

为了这份情结,他统筹公司全局,带领技术中心研究人员对纳米技术、纳米材料及其在耐火材料领域中的应用开展了长期的、多方面的探索与尝试,并在此基础上还进行了专题研究和自主创新工作。这些工作是艰苦而富有开拓性,需要强烈的事业心、责任感和奉献精神;但为了这份利国利民的事业,高树森以“天降大任于斯人”的情怀坚持并享受着纳米耐火材料带给他的这片新天地,并结出了累累硕果。他的科研结果表明,采用纳米技术制备的纳米陶瓷粉体材料所具有的功能特性,在纳米耐火材料领域的应用都得到了充分的显示并予以确认。采用纳米技术和纳米材料制成的纳米耐火材料产品,在钢铁工业新技术(如炼钢二次精炼)中使用,也显示出令人振奋的使用效果。

近年来,高树森董事长对纳米技术和纳米材料进行了深入研究创新,自2008年至2009年底一年多时间内,他以发明人的身份共申报了五项纳米耐火材料国家专利项目,前4项发明专利均已公布,并经有关部门严格筛选后评定,被列为年度国家重点发明专利项目,并纳入国家发明专利实施转化项目中。前两项发明专利获第九届香港国际发明博览会金奖,又获第十二届中国北京国际科技产业博览会杰出贡献奖。有同行专家评价,这在国际上也是非常重要的创新,具备国际领先水平。这5项专利分别是:

纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料及其制备方法(公布号:101397212A)

纳米Al2O3薄膜包裹的碳-铝尖晶石耐火浇注料及其制备方法(公布号:101417884A)

纳米Al2O3、MgO复合陶瓷结合尖晶石-镁质耐火浇注料及其制备方法(公布号:101544505A)

纳米Al2O3、MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及其制备方法(公布号:101555153A)

纳米Al2O3、SiC薄膜包裹碳的Al2O3-MA-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法(申请号:200910223490.0)

纳米耐火材料系列发明专利的公布,是纳米技术和纳米材料在耐火材料领域中成功应用的重要标志,也是纳米技术和纳米材料与传统产业中自主研发、自主创新的重要发展方向,对钢铁等高温工业的发展和高新技术的应用,作出了重要贡献。同时,发展纳米科技是转变经济发展方式,实现可持续发展的关键。

该系列纳米耐火材料研究项目充分利用山西省资源优势生产特种高效耐火材料,为山西省耐火材料资源的利用和行业发展提供了新思路。该项目的实施对改变山西当地的资源原料输出型方式,对山西省利用资源优势,用高新技术带动改造传统产业,带动资源产业发展具有重要的意义。开发的新型纳米耐火浇注料及其整体浇注技术,大幅度提高浇注的整体炉衬的使用寿命,节省资源,且节能环保,生产成本相对较低,经济适应性强,无粉尘,无排放有害气体,特别是无纳米粉体的污染,是真正的绿色耐火材料,具有显著的经济效益和社会效益,已达到国际先进水平。该系列项目的大力推广也将为我国丰富的耐火矿产资源在现代耐火材料应用提供广阔的发展前景,将资源变为产品,推动市场效益,可带动资源产业的更快发展。

太原高科纳米耐火材料的研究,大大地推动了我国纳米技术、纳米材料的进步,为耐火材料的发展开辟了一片新天地,也为开发更长寿、更节能、无污染、功能化的新型绿色耐火材料带来了巨大的发展空间。为进一步深入开展纳米技术在耐火材料领域中的应用研究,使纳米在耐火材料领域中得到更广泛的应用,创造更多的纳米耐火材料专利项目,满足钢铁等高温工业发展需求,为钢铁等高温工业新技术的实施与发展提供了最佳服务。

为加快经济发展模式转变提供支撑

转变经济发展方式是事关经济发展质量和效益、事关我国经济的国际竞争力和抵御风险能力、事关经济可持续发展和经济社会协调发展的战略问题,也是经济领域的又一场深刻变革,更是决定中国现代化命运的重大转折。

高树森董事长认为:在纳米材料领域进行深入研究,对于我国经济转型、经济的平稳快速发展,特别是对于提升传统产业来说意义重大。纳米材料只有真正用于工业生产才能彰显价值,推动产业升级改造。纳米材料的产业化目前面临着如下瓶颈:一是降低纳米材料的制备成本;二是发展大规模生产纳米材料的分散技术问题;三是发展纳米材料应用技术问题,以制取分散性好、组织结构均匀并能形成纳米结构基质的新型高效纳米耐火浇注料。

太原高科在高树森的带领下,多年来坚持科学发展观,坚持自主创新,在纳米科技和纳米材料研发创新、纳米耐火材料产业化、纳米耐火材料在钢铁新技术中应用,都取得了卓有成效的成绩。高树森表示:在今后的工作中仍将加倍努力,预计在1-2年中,研发创新多项纳米耐火材料发明专利成果,以使我国在国际纳米科技、纳米耐火材料领域的竞争中占有一席之地。

重视并积极进行纳米耐火材料的探索与应用已成为全球共识,为了推动我国纳米科技的发展与产业化,高树森提出了如下建议:

1、太原高科对纳米科技和纳米耐火材料的研究开发和自主创新作出了长期的艰苦努力,取得多项发明专利成果,并且已进行了纳米耐火材料规模化生产。最近,经中国耐火材料行业协会认定,授予太原高科耐火材料有限公司、山西省耐火材料工程技术研究中心“行业纳米耐火材料产业化示范基地”的称号,现向发改委、科技部等有关单位申请批准成立“国家级纳米耐火材料产业化示范基地”,以促进纳米耐火材料产业化发展。

2、太原高科建立了以企业为主体的技术中心,对企业发展起到了重要作用。太原高科技术中心于2005年被太原市科技局批准为耐火行业技术研究中心,2007年被山西省科技厅批准成为耐火材料行业工程技术研究中心、2009年被山西省认定为企业技术中心。多年来,技术中心担负着耐火材料行业关键技术的研发和创新工作,并在自主创新方面取得了多项重大创新成果。现向科技部等有关单位申请批准成立“国家级纳米耐火材料研究中心”,以发展纳米技术和纳米耐火材料,增强国际竞争力。

篇9

关键词：熔块窑炉;侵蚀;改善;节能

1 引言

熔块窑炉从结构上看与玻璃窑炉相似，但由于熔块的粘度大，以及烧成温度高的特性（通常为1550 ℃左右），决定了熔块窑炉在炉体结构和材料上要求更严格。以重油为燃料时，需要使用压缩空气进行雾化，加上重油热值很高燃烧时需要大量的助燃空气，这些导致窑炉内部的气流速度很快且温度高，气流带起窑炉内的原料对整个窑炉炉体耐火材料进行冲刷，产生了很严重的侵蚀，大大地降低了窑炉的使用寿命。同时，燃烧产生的废气也带走了大量的热量，使整个窑炉的能量利用率降低，损失了大量的能量。本文以一台15 m2待修的熔块窑炉为研究对象，分析了窑炉的结构，各部分耐火材料的选择，以及侵蚀损伤状况与侵蚀原因，并提出了改善窑炉的设想.从而使窑炉更加节能，性价比更高。

2 耐火砖材的特性及使用部位

目前，窑炉中部分耐火砖材料的特性及使用部分如表1所示。

3 窑炉的结构和主要部位耐火材料的侵蚀分析

3.1 窑炉的结构

窑炉的结构示意图如图1所示。

3.2 窑炉主要部位的侵蚀情况

3.2.1蓄热室侵蚀情况

蓄热室的侵蚀情况如图2所示。

由图2（a）可以看到，蓄热室内的上层八角砖被侵蚀的都是孔洞，表面材质疏松。在远离小炉位置的八角砖被侵蚀的最严重，两个角落的八角砖均被侵蚀的已经倒塌，都塞了通风口。靠近两蓄热室之间的墙壁处，八角砖的侵蚀情况最为严重，由距离小炉越远侵蚀情况越严重，最里面的一排被侵蚀殆尽，稍近处仅剩下5个完整的八角砖。图2（b）中蓄热室内部的墙体也被侵蚀，顶部有些耐火砖已经脱落，墙体表层被侵蚀的很疏松。

3.2.2小炉侵蚀情况

火口整个墙被侵蚀的状况如图3所示。

由图3可知，两个小炉之间的墙柱被侵蚀的厚度变化较均一。小炉的顶部龙门架的电熔砖表面已经脱落，小炉通风道墙壁也被侵蚀的很疏松，可以看到上部有耐火材料掉落，通道上堆了一层耐火材料的碎渣;火口周围原本很规则的梯形耐火材料已经被侵蚀的成为一片松软的碎渣，处于火口处的熔池池壁也被侵蚀成凹型;观察火口周围的墙壁上耐火材料被侵蚀成沙丘状，方向均向着小炉内部;火口两侧的宽度被扩大，整体呈喇叭状。

3.2.3加料口侵蚀情况

加料口部分被侵蚀示意图如图4所示。

由图4可知，窑炉中与加料口等高平行的两侧被侵蚀的很严重，加料口侵蚀后最宽处有100 cm，上下高有114cm。靠近火口一边与加料口齐平处到池壁的耐火砖原本的棱角被磨平，另一边虽然磨损程度相对较轻，但均出现裂痕和孔洞，如图4（a）所示;加料口周围的耐火材料已经完全碎裂，加料口两侧的耐火材料均被侵蚀的仅剩薄薄一层，有些部位已经被烧透，其中一侧的加料口旁边的耐火砖被侵蚀出一些像刮痕一样很深的痕迹;加料口上部与窑顶相接处侵蚀的很严重，有三排的耐火砖被侵蚀的仅仅残留一部分，有些位置的耐火砖已经脱落，如图4（b）所示，并且窑炉的加料口两侧的耐火材料均被侵蚀成喇叭状。

3.2.4胸墙侵蚀情况

左、右侧挂钩砖及熔池被侵蚀的状况如图5所示。

由图5可知，右侧胸墙在挂钩砖上宽约50 cm，长约140 cm的范围内，耐火材料被侵蚀的很严重，大部分部位向里凹进去，有些部位的耐火砖已经裂开。左侧挂钩砖也被侵蚀的很严重，靠近加料口约100 cm的范围内突出挂钩砖已经被侵蚀殆尽，剩余的挂钩砖在上部和下部均被向内侵蚀，仅有6 cm厚;左侧挂钩砖被侵蚀程度要大于右侧，有140 cm长的挂钩砖突出的部位被侵蚀殆尽，剩余的部位最薄处仅有3 cm厚。池壁被侵蚀的很深，两池壁之间的距离为270 cm，靠近加料口的部位被侵蚀的很严重，向内凹的比较深。靠近加料口附近的耐火材料被侵蚀的很严重，侵蚀的走势均为凸起状，也就是靠近加料口和前墙拐角处侵蚀的最为严重。

3.2.5窑炉前墙与流口处侵蚀情况

窑炉前墙与流口处侵蚀示意图如图6所示。

由图6可知，整个窑炉前墙与流口处侵蚀最严重，前墙被侵蚀成圆弧状。前墙的池壁被大面积的侵蚀和脱落，由于玻璃膏和粉尘的冲刷，使得池壁的厚度被侵蚀的较为严重。流口四周的部位内部的耐火材料已经被完全侵蚀，露出了外面一层的耐火材料;有些耐火材料已经脱落，或者被侵蚀殆尽;有些部位近乎被烧穿。

3.2.6炉顶侵蚀情况

炉顶被侵蚀情况如图7所示。

炉顶被粉尘和火焰冲刷出很多细小的空洞，原料与耐火材料发生共熔，这样使耐火材料表层质地变得很疏松。被烧熔的玻璃膏黏在炉顶上面，在玻璃膏滴落时会带走部分耐火材料，使得耐火材料被侵蚀，变形成倒置的水滴状。而窑炉前段长约2 m的炉顶受侵蚀更加明显。

3.3 侵蚀状况分析

通过对窑炉各部位的侵蚀状况进行观察，可以看出，窑炉在运行过程中最容易损坏的部位主要为前墙、流液洞、炉顶前段、加料口、火口以及蓄热室上层格子体。

其主要原因在于雾化的重油冲击和高速的助燃空气的带动，使少量没有熔化的微细原料被吹起。随着窑炉内部高温气流的流动，在流动的过程中熔化成玻璃液附着在耐火材料表面，并与耐火材料发生反应，使耐火材料表面变软，在受到气流冲击时慢慢脱离，这样一次又一次的侵蚀最终导致耐火材料越来越薄，直至穿透或者断裂。

窑炉内部的空气流动是按照马蹄印的形状流动的，如图8所示。燃料在高压雾化下会产生高速气流，这些气流对温度达到1000 ℃以上的耐火材料来说产生了很严重的物理冲刷。所以，无论使用哪只油枪，前墙及炉顶前段总会受到很大的侵蚀，在每个气流需要拐弯处都是侵蚀很严重的部位。窑炉内部的玻璃膏在熔池内部流动时，是平缓的流动，等到了流液洞时，流动的空间突然变小，流膏的速度加快，对流液洞那段的耐火材料的侵蚀加重，可以看到呈喇叭状。

火口的部位是由于周期性换向产生剧烈温差，以及燃烧的废气带有大量的粉尘，在废气排出时废气的温度很高，在高温下粉尘会对火口周围的耐火材料进行侵蚀。

窑炉燃烧产生的废气带有大量的热量和粉尘，随着高速气流撞击到蓄热室的后墙，然后向下冲刷八角砖。所以，靠近后墙的八角砖被侵蚀的很严重。对于蓄热室的格子砖被损坏的原因主要有以下几个方面：

（1） 热应力作用，小炉和格子砖室经常处在急冷急热的变化中，受应力作用，会出现裂纹，开裂和剥落;

（2） 机械荷载作用，在机械荷载和高温的作用下，砌体发生收缩变形和产生裂纹，影响使用寿命;

（3） 化学侵蚀作用，燃烧产生的碱性氧化物和灰粉粘附在耐火材料表面并向里渗透，同时与耐火砖组分发生化学反应，使体积变化，导致破坏，降低强度和高温使用性能;

（4） 燃烧废弃中带有大量的熔融的原料和气化的助溶剂等，在蓄热室上层时温度较高，不会凝固，随着向下流动蓄热室的温度越来越低逐渐冷凝，在中部堵塞蓄热室，气流流动不顺畅，导致蓄热室上层的温度升高超过耐火度，对耐火材料造成损害。

4 窑炉结构的改进设想

4.1 蓄热室的改进设想

窑炉内燃烧后的烟气离开窑炉内部时的温度很高，可达1400 ℃以上。烟气在这样高的温度下离开窑炉，将带走大量的热量，一般约占窑炉供热量的30%～40%。因此，为提高窑炉的热效率，合理利用能源，在玻璃窑炉的结构设计中都附有蓄热室等余热利用设备。同时，为达到窑炉内所要求的火焰温度，除了燃料燃烧提供的热能外，还需将助燃空气预热，这也是引入蓄热室的重要目的之一。

蓄热室是窑炉正常运行中助燃风和废气的通道。在蓄热室内部，气流通过八角砖时被分割成许多相互平行的小股气流，由于热气流自上而下的流动，热能逐渐被八角砖吸收，给蓄热室加热;冷空气从下到上流动吸收八角砖内部的热能，逐渐被加热。这些热能的转换符合分散垂直气流法则，使得蓄热室的八角砖能够均匀的被加热，然后再将热能助燃空气，使助燃空气也能被均匀的加热，不会存在热量不均匀的情况。从这可以看出，增大八角砖与烟气的接触面积，提高其换热面积，使八角砖吸收的热量越多，进而传给助燃空气的热量也就越多，助燃空气进入窑炉内的温度也就越高。有助于提高燃料的燃烧效率，不仅提高了窑炉内部的温度，而且节约了能源的消耗。但是并不是越大的蓄热室就越好，我们把蓄热室的空气与八角砖的接触面积和熔池的面积比叫做熔蓄比，只有合理的熔蓄比才能使蓄热室起到最好的效果，使助燃空气达到理想的温度，最终取得理想的效果。

在考虑增大蓄热室面积时，我们也要考虑到八角砖所使用的耐火材料，蓄热室中的八角砖由于被高温烟气加热，被加热的同时还带有固体粉尘和一些配合料的分解产物，在气流流动时不仅有气流对其冲刷，还会有固体粉尘的侵蚀，再加上气流转化使得高、低温的巨变，导致八角砖严重损坏，造成蓄热室堵塞、空气不流通，使蓄热室的使用寿命大大减少。因此，可以选择一些耐侵蚀，吸放热量速度快的材料。研究证明，窑炉蓄热室八角砖使用的耐火材料是高铝砖和粘土砖。因此，可以考虑上层采用镁质砖、烧结刚玉砖或低蠕高铝砖等方面的耐火材料。

通过观察发现，蓄热室内部损坏的部位集中在离小炉最远的一侧墙处。经分析后发现，可能是由于烟气排出时速度较快，直接冲击到那侧墙，使烟气中夹带的固体粉尘和熔融的原料在此处落下，进而使得此处的八角砖被侵蚀的很严重。因此，可以试着改变蓄热室顶部的形状，让其改成阶梯状或者倾斜。让烟气排出时所夹带的固体粉尘不会全部撞击在一处，使整个蓄热室的八角砖被侵蚀的程度达到一致，减少更换频率。还可以增大蓄热室的面积，使蓄热室的进出气通道增大，这样废气在排除时的速度便不会那么快，不仅降低了高速气流流动速度所带来的物理冲刷，还使得受到冲刷的面积增大，单位面积受力大大降低。

蓄热室的保温方面也是需要考虑的，在扩大蓄热室和更换耐火材料后，要对蓄热室进行保温，防止透过墙体散发热量，造成不必要损失。

4.2 炉体的改进设想

熔池是熔块窑炉的重要组成部位，熔块窑炉的熔池与熔块的产量和产品的品质有着密切关系。同时，合理的熔池结构对能源的消耗、窑炉的使用寿命也密切相关。原料由加料口加入，由于加入的是生料，是没有经过预热的原料，再加入熔池后会吸收熔池内的热能，这样就造成加料口附近的温度降低。有时会导致原料在加入后不能及时的融化，堆积在一起造成堵塞。因此，我们可以适当的加深熔化池，提高熔化池内玻璃膏的液面高度，这样一方面降低了加料口与液面的高度，减少了原料下落时的扬尘，更能让原料大面积的平铺在玻璃液面上，利用玻璃膏中的热量加速熔化;另一方面由于熔池的深度增加使它单位面积所含的能量增多，被生料所吸收的能量相对均匀稳定，温度波动不会太大，能够及时地把生料熔化。采用较深的熔化池，可以提高熔化率。它主要是增大了熔融的空间，在相同的面积下加快了生料熔化的速度，相同的温度下，使产量增大。

根据熔块窑炉的侵蚀情况发现，熔池的池壁在生产的过程中被侵蚀的很严重，但也不是整体的被侵蚀。由于窑炉生产的产品选取熔池内玻璃膏中间部位，玻璃膏的粘度大，在流动过程中摩擦池壁的中部，熔池内部的温度又高，玻璃膏流动中不停地冲刷池壁。因此，池壁的中间部位被侵蚀的最严重，成凹状。但由于池壁是由若干块同等高度的电熔锆刚玉砖排列组合而成，在修理窑炉时要整块的更换，这样不仅浪费还比较麻烦。因此，可以尝试使用不同的耐火材料，按纵向分两部分或者三部分来组合成池壁，中间使用抗侵蚀性较好的33#无缩孔浇铸电熔锆刚玉砖，其他部位使用质地较差、成本较低的33#普通浇铸电熔锆刚玉砖，这样可以使整个熔池池壁的耐火材料使用寿命达到一致。

整个窑炉燃烧空间被侵蚀最严重的是前墙处和炉顶前段，以及加料口周围胸墙。造成这些部位被严重侵蚀的原因是由于生料的粉尘被雾化的重油和助燃的空气气流带动，在窑炉内部沿墙壁旋转流动，对墙体产生化学侵蚀和物理冲刷。要想解决粉尘的问题必须从加料口开始。粉尘产生的原因有：一是由于原料在使用螺旋输送机进入炉内时，由于落差导致扬尘;二是料堆过大，表层的原料直接被火焰吹扫。若能降低落差，使原料一开始就能分散开，形成厚薄均匀的料层，这样就能增大原料与高温玻璃液的接触面积，降低粉尘，更能增大原料的熔化速度。因此，可以尝试将加料口高度（加料口中心线与池壁上沿的距离）尽可能降至最低，并把螺旋式料机改成扁平的推耙式加料机。

至于窑炉燃烧空间各部位侵蚀程度不均的问题，可以根据窑炉的实际侵蚀情况，在耐火材料方面进行差异化的选择。如：以烧结莫来石为主要材料的窑炉，其前墙、炉顶及加料口附近易严重侵蚀的部位采用性能更佳的33#普通浇铸电熔锆刚玉砖。

5 结语

整个窑炉要想正常的运行生产，所涉及的方面比较多。同时，窑炉被侵蚀的影响因素也很多，除了本文中所讲述的因素外，富氧燃烧、全氧燃烧、保温等方面对窑炉的影响都很大。实践证明，制造一条窑炉，我们不仅得从人、机、料、法、环、测等方面去考虑，还需从耐火材料制造工艺、技术等方面去考虑，只有这样才能获得既节能，使用寿命又高的好窑炉。

参考文献

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报， 1998，6 （3）：24-56.

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1991，19（3）：18-26

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2006，03：5-6

篇10

关键词浇注料，MgO-SiO2-H2O，水泥，ρ-Al2O3，溶胶

中图分类号： TQ175.7 文献标识码： A 文章编号：

引言

不定形耐火材料是一种不经锻烧的新型耐火材料。它是由骨料、粉料、结合剂、添加剂按一定比例配制混合而成的混合集料，多数情况在使用现场成型，造形任意，在烘烤后即可投入使用，也可在生产车间先预制成型，经简单处理后运抵使用现场安装投入使用。

近几年，随着耐火材料所服务的钢铁等高温工业的快速发展，不定形耐火材料以其工艺简单，施工方便，整体性好，节能降耗等优点，越来越被广泛关注和认可，与不定形耐火材料相关的新技术、新工艺、新方法和新装备也不断涌现[1-3]。其技术特点开始向高纯、复合、功能方向发展[2,3]。

目前我国不定形耐火材料的产量已达到耐火材料总产量的三分之一以上，已广泛应用于各类冶金，建材及石化领域。

不定形耐火浇注料的发展

耐火浇注料是一种由耐火物料制成的粒状和粉状材料，并加入一定量结合剂、添加剂和水分共同组成。同其他不定形耐火材料相比，耐火浇注料结合剂和水分含量较高，流动性较好，故可根据使用条件对所用材质和结合剂加以选择，因而浇注料种类很多，应用非常广泛，为主要的不定形耐火材料。

随着不定形耐火材料的不断进步，耐火浇注料的发展也进入相对成熟阶段。开发出了微粉、硅溶胶、铝溶胶及低水泥、超低水泥等结合的浇注料，减少了浇注料中杂质的含量，使浇注料的结合机理发生了显著的变化，显著提高了耐火浇注料的高温物理、力学性能[1]。

耐火浇注料的许多性质不仅受骨料与粉料的材质和颗粒级配影响，在相当大程度上也取决于结合剂的品种和数量。耐火浇注料骨料的强度一般高于结合剂硬化体的强度，故耐火浇注料的常温强度取决于结合剂硬化体的强度。而其中温和高温下强度的变化也主要发生于或者首先发生于结合剂硬化体中，所以浇注料高温下的强度也受结合剂影响较大。而结合剂硬化体一般随温度变化而不断发生物理化学反应，其强度也随之发生变化。耐火浇注料的高温性能在选用骨料与基质材质一定的情况下，主要受结合剂所控制。一般而言，耐火浇注料的高温体积稳定性和抗渣侵蚀性较同材质定形制品稍差，而其耐热震性则较同材质烧结制品优越。

浇注料结合体系的发展

不定形耐火浇注料的选择应尽可能满足以下两个条件：（1）能在浇注料的施工养护中提供结合强度；（2）能在后续使用过程中与基质配料发生原位增强反应。目前应用较多的结合剂有硅微粉、铝酸钙水泥、水合氧化铝、铝硅凝胶粉和无机镁盐等。结合剂的性质在很大程度上决定了不定形耐火材料的常温，中温，甚至高温性能。

随着浇注料的使用范围越来越广泛，使用条件的日益苛刻，对浇注料性能要求越来越高，经过几十年的发展，已经开发出各种性能的结合剂，按照时间顺序依次为水合结合，化学结合，水合-凝聚结合，凝聚结合，具体有：以水作为结合方式的MgO-SiO2-H2O结合或ρ-Al2O3结合，以水合凝聚结合的低水泥、超低水泥结合，以及凝聚结合的硅溶胶铝溶胶结合或氧化物微粉结合等[1-3]。而不同结合体系浇注料又具有各自特点，下面具体介绍常用结合体系结合浇注料特点与应用。

2.1MgO-SiO2-H2O结合浇注料

MgO-SiO2-H2O体系是水合结合与凝聚结合的复合结合。文献显示在常温下MgO-SiO2-H2O体系的水化产物主要是某种非晶态类似滑石的硅酸镁类水合物和Mg(OH)2。MgO-SiO2-H2O由于形成溶胶，不但抑制了MgO的水化，减少了水的加入量从而降低坯体中游离水量，还提高了SiO2-H2O体系结合产品的强度与性能。

MgO-SiO2-H2O结合体系主要应用于高铝质，铝镁质和镁质浇注料中。如钢包浇注料，钢铁生产中的预制件等。MgO-SiO2-H2O体系的优点是水系结合，成本低，料浆流变性能好，能较快升温，缩短施工周期，MgO或SiO2高温时可与耐火骨料生成高熔点物相，提高工作性能。

2.2水泥结合浇注料

目前主要研究与应用的是低水泥、超低水泥耐火浇注料，在减少铝酸钙水泥的同时加入适量的氧化物微粉及适量的分散剂而得。低水泥、超低水泥浇注料引进的高活性微粉是利用其高比表面积及优良耐火性能，不但与水作用形成溶胶，补充了因水泥含量减少而引起的强度降低，而且减少低熔点相的引入，增强的制品的高温使用性能。

低水泥、超低水泥浇注料中水泥矿物CA，CA2等发生水化反应，其反应式如下（1，2，3，4，5）。目前水泥结合体系结合的浇注料中引入的氧化物微粉主要是硅微粉，α-Al2O3微粉和氧化铬微粉等。以硅微粉为例，其水化形成的硅氧烷网（-Si-O-Si-），与水泥水化物CAH10和C2AH8共同作用，交错攀附，重叠结合，使浇注料获得很高的强度。

水泥结合浇注料因其成本低，稳定性好，应用范围较广，有粘土质，高铝质，刚玉质，碳化硅质等。目前已被广泛应用于冶金、建材、化工和机械热工窑炉与设备中。此体系结合的耐火浇注料具有以下特点：(1)水泥含量的减少及微粉的引入使得坯体中水泥水化物减少，热处理过程中不会因大量水合键破坏而导致中温强度下降；(2)由于浇注料用水量低，坯体填充密实，因此成型制品气孔率低，而且小气孔、闭口气孔增加，有利于高温性能的提高，但不利于抗剥落。另外水泥含量高影响高温使用性能，产生龟裂，易与基体反应生成低溶融物，劣化高温使用性能。因此无水泥结合浇注料正逐渐成为高性能浇注料研究重点。

2.3ρ-Al2O3结合浇注料

与水泥、镁硅水相比，ρ-Al2O3可谓是一高纯耐火结合剂，被认为是最可能取代水泥结合的体系。它不会引入杂质，1000℃以上由ρ-Al2O3水化形成的氧化铝水合物可以完全转变成具有良好高温性能的α-Al2O3，另外还可以与基质中的SiO2微粉或镁砂粉反应生成莫来石或尖晶石相等高温高性能相。

ρ-Al2O3一般用作高纯度的不定形耐火材料的结合剂。如刚玉质，莫来石质等。ρ-Al2O3结合的高铝浇注料的各方面性能均优于纯铝酸钙水泥结合的浇注料，特点表现为较高的低温强度和较小的加热线变化。目前ρ-Al2O3在耐火材料中的应用不多，主要是因为：(1) ρ-Al2O3遇水即发生水化硬化反应，现场施工必须在短时间内完成；(2) ρ-Al2O3浇注料中由于各种料剂的加入使得加热脱水变得复杂，容易产生龟裂，剥落等现象。

2.4溶胶结合

溶胶作为耐火浇注料结合剂的原理是基于陶瓷中的溶胶－凝胶技术，其在与耐火物料拌和过程中形成一絮凝网络状结构，把耐火骨料包裹连接起来形成坯体。在制品干燥烧成过程中，网状结合强度没有明显减弱甚至有所增加，高温时与耐火基质生成高熔点物相形成直接结合。

溶胶作为耐火材料结合剂有两大缺点：(1)溶胶相对稳定，凝胶硬化时间长；(2)较之其它结合剂，溶胶常温结合强度不高，加热收缩大。耐火浇注料中应用的溶胶结合剂有硅溶胶和铝溶胶。

硅溶胶是二氧化硅胶体微粒在水中均匀扩散形成的胶体溶液。它与硅微粉水化形成的溶胶性质相近，只是胶体分散性更好，更加稳定均匀，胶结性能更好。硅溶胶的化学式为mSiO2nH2O（m

溶胶用作浇注料的结合剂时，须加入促凝剂调节其凝结硬化速度。一般通过加碱或引入电解质来调节硅溶胶的硬化。

目前溶胶在耐火浇注料中的应用或以辅助结合剂添加到其它结合剂中，如水泥-溶胶结合，微粉-溶胶结合等，或两种溶胶一起使用，组成高性能的复合结合剂。单一的溶胶在耐火涂料方面应用比较多。

结语

（1）不定形耐火浇注料是耐火材料的重要组成部分，以其工艺简单，施工方便及能耗低被广泛应用。其发展与冶金行业技术要求密切相关。高纯复合化，用户友好化及节能经济化将是今后的发展趋势。

（2）MgO-SiO2-H2O、低水泥、超低水泥、ρ-Al2O3以及硅铝溶胶等为不定形耐火浇注料的主要结合体系。它们各有不同的特点与使用性能，配合不同的制品与不同的使用条件，择其优而用之。

参考文献

[1] ，曹喜营等. 不定形耐火材料的新进展[R]，2009全国不定形耐火材料学术会议，洛阳；田守信.