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我國鎂鈣耐火材料的發展歷史進程

編輯:耐火澆注料   時間:2020-05-18    瀏覽:   
20世紀70年代中期,我國首次成功開發了合成鎂鈣耐火原料及其制品。到70年代末,多個地方建成了具有不同 工藝特點的合成鎂鈣耐火原料及其制品的生產線,開始大批量生產合成鎂鈣耐火原料和鎂鈣耐火材料制品,主要用作 鋼廠的轉爐爐襯材料。新的鎂鈣耐火材料制品使轉爐的爐襯壽命普遍得到明顯提高。


 
20世紀70年代中期,洛陽耐火材料研究院與山東某鎂礦合作,以山東鎂礦出產的天然菱鎂石和山東淄博出產的 優質石灰石為原料,采用二步煅燒工藝,率先在我國研制成功了合成鎂白云石砂。該鎂白云石砂的顆粒體積密度為3.3 1g·cm-3,主要化學組成為:w(MgO)=75.10%,w(CaO2)=1.31%,w(Fe2O3)=1.06%,w(SiO2)=1.68%,w(Al2 O3)=0.45%,w(灼減)=0.23%。其顯微結構特征為:主晶相方鎂石形成連續基質,次晶相方鈣石呈孤島狀分布于方鎂 石基質中,少量的雜質相C3S和C4AF呈不規則狀分布于方鎂石和方鈣石晶間。這種方鎂石包裹方鈣石的組織結構,使 得合成鎂白云石砂具有良好的抗侵蝕性和抗水化性能。以這種合成鎂白云石砂為原料,以中溫瀝青作結合劑,采用振 動成型的方法制成的瀝青結合鎂白云石大磚,在山東濟鋼13t氧氣頂吹轉爐上使用,爐齡達到1601爐;在首鋼30t氧氣 頂吹轉爐上使用,爐齡達到1616次。制成的燒成油浸鎂白云石磚在山東濟鋼13t氧氣頂吹轉爐上使用,爐齡達到3765 爐。

1978年,洛陽耐火材料研究院與天津某耐火材料廠合作,以遼寧大石橋天然菱鎂石和河北玉田白云石為原料, 采用濕法-二步煅燒工藝成功試制出合成鎂白云石砂。其工藝過程為:將天然菱鎂石和白云石輕燒后配料,加水消化, 用水碾機碾碎,再入球磨機濕磨,得到的料漿經板框壓濾機壓濾成料餅,經鏈式干燥機干燥后,在摩擦壓磚機上壓成 荒坯,干燥后于1580-1600℃煅燒。制得的鎂白云石砂體積密度為2.9-3.1g·cm-3,主要化學組成為:w(MgO)=78.9 5%,w(CaO)=18.16-18.28%,w(SiO2)=0.9-1.1%,w(Al2O3)=0.47-0.50%,w(Fe2O3)=1.47-1.59%,w(灼減)= 0.34-0.50%。用此原料制成的燒成油浸鎂白云石磚,在首鋼30t氧氣頂吹轉爐上使用,爐齡達到2868次。

20世紀80年代初,我國開始建設上海寶鋼。當時寶鋼的300t轉爐是從日本新日鐵公司引進的,爐襯材料是日本 黑崎窯業株式會社生產的燒成油浸鎂白云石磚。為了實現寶鋼300t轉爐用耐火材料的國產化,在上海第二耐火材料廠 配套建設了爐襯車間,為寶鋼300t轉爐生產燒成油浸鎂白云石襯磚。所用原料為高純合成鎂白云石砂和高純鎂砂,其 中高純合成鎂白云石砂由山東鎂礦生產。為此,由國家投資對山東鎂礦的原合成鎂白云石砂生產線進行大規模的擴建 改造:新建一處年處理菱鎂石原礦5萬t的浮選廠,對天然菱鎂石進行浮選提純;新建鎂精礦輕燒生產車間和改造高溫隧 道窯等工程。該擴建工程于1986年9月竣工并投入生產,生產能力為年產高純度合成鎂白云石砂1.3萬t,使山東鎂礦 成為當時國內最大的合成鎂鈣耐火原料生產企業。生產的高純合成鎂白云石砂的體積密度達到了3.32g·cm-3,主要化 學組成為:w(MgO)=75.59%,w(CaO)=21.64%,w(SiO2)=0.53%,w(Fe2O3)=1.12%,w(Al2O3)=0.41%,w(灼減)=0.55%。以山東鎂礦生產的高純合成鎂白云石砂為主要原料,由上海第二耐火材料廠制成的燒成油浸鎂白云石 磚,于1987年開始在寶鋼300t大型轉爐上使用,逐步取代日本黑崎產品,到1989年,爐齡達到1105爐,超過了日本 黑崎同類產品的使用壽命(1030爐)。

“八五”期間(1991-1995年),為了促進我國合成鎂鈣耐火材料行業的進一步發展,增加我國煉鋼轉爐用耐火材 料的品種,我國對鎂鈣耐火材料的生產、研發、技術進行了科技攻關。主要內容包括:進一步提高合成鎂鈣耐火材料 的純度、燒結質量和抗水化性能;在工業生產條件下,采用二步煅燒工藝生產出w(MgO+CaO)≥97.5%,體積密度≥3. 35g·cm-3的優質合成鎂鈣砂。

1999年,山西某耐火材料公司將閑置的耐火材料生產線改造成為燒成鎂鈣磚生產線,為太鋼生產AOD爐用燒成 鎂鈣磚。該生產線于1999年底建成,并投入試生產,原料采用山東的合成鎂白云石砂。從2000年開始,該公司生產 的燒成鎂鈣磚陸續應用到太鋼的AOD爐上,取得了良好的使用效果。爐齡逐年提高,2005年太鋼45tAOD爐平均爐齡 達到160爐,最高爐齡達到187爐。而20世紀太鋼AOD爐的平均壽命僅為45爐,最高爐齡也只有60爐,還不到目前爐 齡的一半。

進入21世紀以來,隨著我國不銹鋼、潔凈鋼等高品質鋼種產能的快速增長,以及國產鎂鈣耐火材料在AOD爐等 精煉設備上的大范圍成功應用,我國鎂鈣耐火材料又進入了一個新的發展時期。鎂鈣耐火材料生產廠家數量不斷增 加,原有鎂鈣耐火材料生產廠家的規模不斷擴大,鎂鈣耐火材料的品種不斷豐富,新型鎂鈣耐火材料不斷研制成功, 特別是鎂鈣質不定形耐火材料,例如鋼包噴補料,轉爐噴補料,RH爐噴補料,自流熱補料,中間包涂抹料,干式搗打 料等,并很快投入規?;a使用。

從2000年起,太鋼開始不斷擴大不銹鋼的生產規模,除對原不銹鋼生產線進行擴建改造外,還建設了新的不銹 鋼生產線。新建不銹鋼生產線于2006年9月建成投產,使太鋼不銹鋼的年產能達到300萬t。隨著太鋼不銹鋼產能的不 斷增長,生產設備對燒成鎂鈣磚的需求量也不斷增加,為了滿足太鋼對燒成鎂鈣磚和其他耐火材料的需要,山西某耐 火材料公司于2006年7月與世界上最大的白云石耐火材料生產公司德國LWB耐火材料公司合資,組建成中外合資耐火 材料有限公司。并對該耐火材料公司原有的燒成鎂鈣磚生產線進行改造,引進了先進生產設備,使燒成鎂鈣磚的產量 和質量得到進一步提高。2001年,北京某鋼廠與遼寧某耐火材料集團公司合作,以二步煅燒合成鎂白云石砂、電熔鎂 砂和鱗片狀石墨為原料,以無水樹脂做結合劑,開發出了MgO-CaO-C磚。用于某煉鋼廠225t精煉鋼包的非渣線部 位,平均使用壽命達到116.8次,相比于不燒鎂鋁磚,平均使用壽命提高了37.6次,并且減少了鋼水中氧含量和雜質 含量,提升了鋼水的品質。

2006年,山東鎂礦與山東某耐火材料廠合作,以山東鎂礦生產的合成鎂白云石砂和電熔鎂砂為原料,添加適量 的添加劑,以無水樹脂做結合劑,研制出不燒鎂鈣磚,用于某鋼鐵公司90tLF精煉鋼包精煉簾線鋼,取得了良好的使 用效果,包齡達到60次以上,滿足了該鋼鐵公司精煉簾線鋼的需要。

我國合成鎂鈣原料的高溫煅燒工藝主要有兩種:一種是將合成料在壓磚機上壓成荒坯,然后在隧道窯內煅燒;另 一種是將合成料在壓球機上直接壓成料球,在豎窯內煅燒,以焦炭或白煤為主要燃料。這兩種煅燒工藝各有優缺點: 前者在高溫隧道窯內煅燒,溫度制度控制更加嚴格,燒成溫度均勻,保溫時間長,產品煅燒質量更加均勻,致密度 高,且由于采用無灰燃料(氣體燃料或液體燃料,其中氣體燃料多為天然氣,液體燃料以重油為主),在煅燒過程中無 雜質混入,因此可煅燒高純度產品,但其缺點是生產工藝復雜,產品成本相對較高;后者以焦炭(或白煤)豎窯作為高溫 煅燒設備,產品的燒結質量較差,燃料中的灰分易混入到產品中,增加了產品中的雜質,但其生產工藝較簡單,產品 成本相對較低。我國還有個別企業生產少量的電熔合成鎂鈣砂。其生產工藝為:以輕燒氧化鎂和白云石為原料,經配料、磨細、壓塊和電熔等生產工序。電熔合成鎂鈣砂的優點是密度高,通??蛇_3.4g·cm-3左右。但由于生產成本等 多種原因,我國的電熔合成鎂鈣砂至今沒能大批量的生產和使用。

目前,我國各大企業生產的不燒鎂白云石(碳)磚,其w(CaO)值在10%-30%之間,屬于中低鈣鎂鈣制品,w(CaO) 在20%左右的燒成鎂白云石磚是目前我國產量和用量最大的合成鎂鈣耐火制品,主要用于各種精煉爐(鋼包)的內襯, 但是國產不燒鎂白云石(碳)磚還沒有被國內鋼鐵企業大量使用,主要原因一是價格相比于其它類型耐火材料較高,企 業替代成本較高;二是不燒鎂白云石磚的性能,特別是抗水化性能,還有待提高。因此在對鋼水沒有特別要求的情況 下,鋼廠一般不選用不燒鎂鈣耐火制品。這就為耐火材料生產企業指明了今后發展的主要方向:一是不斷改進生產工 藝,提高不燒鎂鈣耐火制品的各項性能,特別是抗水化性能;二是降低生產成本,使鋼廠能夠承擔替換耐火材料品種的 成本。

鄭州信科耐火材料有限公司將始終秉行“以市場為技術導向,以質量為發展根本,以"合作互利、共同發展"的經營理念為根基,深受國內外眾多客戶的信賴與支持,鄭州信科耐火材料有限公司愿與行業同仁一道共謀發展大計,共創事業輝煌。

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