ï»?!DOCTYPE html> 氢气冉™‡‘条äšg下,耐火材料的选择 - 贵州¾U¢æž«æ¹–耐火材料有限公司
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          氢气冉™‡‘条äšg下,耐火材料的选择

          1、前­a€æ¦‚è¿°

          冉™‡‘生äñ”¼›ÖM¸å¼€è€ç«ææ–™çš„支撑,长流½E‹çš„转炉炼钢和短‹¹ç¨‹çš„电弧炉炼钢技术相关的耐火材料已投入ä‹É用。传¾lŸé«˜ç‚‰ç‚¼é“æ˜¯é€šè¿‡ç„¦ç‚­ç‡ƒçƒ§æä¾›˜q˜åŽŸååº”所需要的热量òq¶äñ”生还原剂COåQŒä‹É铁矿矌™¢«˜q˜åŽŸæˆé“åQŒåƈ产生大量CO2å®ÒŽ˜“污染环境。而氢能冶金是利用氢气替代CO做还原剂åQŒå…¶˜q˜åŽŸäº§ç‰©ä¸ºæ°´åQŒæ²¡æœ‰CO2排放。因此,氢气炼铁˜q‡ç¨‹æ˜¯æ— æ±¡æŸ“ã€?/span>

          然而氢能冶金技术相关的耐火材料˜q˜å¤„于研发阶ŒDµï¼Œç”¨æ°¢èƒ½è¿˜åŽŸé“çŸ¿çŸ³çš„温度虽然不高(600℃~700℃)åQŒä½†æ°¢çš„˜q˜åŽŸä½œç”¨åQŒç‰¹åˆ«æ˜¯æ°¢ç­‰¼›Õd­ä½“的火焰辐射高热负荷作用åQŒå¯¹ç‚‰è¡¬ç ´åä¸å¯å¿½è§†åQŒéœ€è¦å¼•èµäh³¨æ„ã€?/span>

          2、氢冉™‡‘与耐火材料相关˜q›å±•

          氢冶金的温度不高åQŒæ°¢æ°”与氧化铁反应,一般是600℃左叻I¼Œå®žéªŒå®¤è´­å¾—的氧化铁在700℃以上才被还原。还原反应过½E‹ï¼šæ°´åˆ†è§£å‡ºæ°¢ï¼Œç„¶åŽæ°§åŒ–铁被˜q˜åŽŸæˆé“ã€?/span>

          与氢接触的耐火材料需要被重视。有报道介绍åQšå½“Al2O3/SiO2比例不同的耐火材料åQŒåœ¨¾U¯æ°¢æ°”气氛中äº?500℃下加热192håQŒè€ç«ææ–™è´¨é‡æŸå¤±çš„特ç‚ÒŽ˜¯éšç€æ¸©åº¦å‡é«˜å’Œåœ¨æ°”氛中暴露时间的廉™•¿è€ŒæŸå¤±å¢žåŠ ï¼Œé«˜æ¸©ä¸‹è…èš€˜q‡é«˜åQŒAl2O3含量高的材料比SiO3含量高的材料质量损失量少ã€?/span>

          在硅酔R“è€ç«ææ–™ä¸­ï¼Œæ°¢èƒ½˜q˜åŽŸNa2O、TiO2、MgO、SiO2½{‰æ°§åŒ–物åQŒæ°¢èƒ½ä‹É莫来矛_ˆ†è§£ï¼Œå½¢æˆåˆšçŽ‰å’ŒSiO。在氢介质中åQŒå«Al2O3â‰?5%的高铝制品和刚玉制品å…ähœ‰½E›_®šæ€§è´¨ã€‚硅质制品在氢介质中和在1200℃下æ—Óž¼Œç”׃ºŽSiO2很快被反应,在耐火材料中存在SiO2æ—Óž¼ŒSiO2与氢气反应äñ”生气态SiO和水蒸气åQŒä»Žè€ç«ææ–™ä¸­æº¢å‡ºï¼ŒSiO2同样可与水蒸气反应生成气态氧化物åQŒè„±¼›ÕdŽŸè€ç«ææ–™ã€‚这两个反应在高温下很容易发生,从而媄响耐火材料使用寿命ã€?/span>

          因此åQŒåœ¨å¯Œå«æ°¢æ°”和水蒸气的条件下åQŒä¸¥æ ¼æŽ§åˆ¶å’Œå‡å°‘内衬耐火材料的SiO2含量是至关重要的。而FeO、TiO2含量高的耐火材料也不宜在˜q˜åŽŸæ°”氛条äšg下ä‹É用。如在氢气保护炉内用氧化铝空心球砖较好;在氢气含量äؓ100%的气氛中åQŒè€ç«¾U¤ç»´çƒ­å¯¼çŽ‡æ¯”在空气中å¤?倍等ã€?/span>

          3、高炉富氢冶炼用耐火材料

          因高炉喷入的氢有限,不能失去焦炭的骨架作用。因此,原来关键部位使用的炭砖及¼„›_Œ–¼‹…ç –åQŒä‹É用效果仍然很好。近òq´æ¥åQŒéžé«˜ç‚‰ç‚¼é“å·¥è‰ºèŽ·å¾—大力发展åQŒéžé«˜ç‚‰ç‚¼çš„‹¹ïL‰Ä铁是废钢的良好替代品åQŒè€Œä¸”非高炉炼铁省åŽÈ‚¼ç„¦è®¾å¤‡ï¼ŒæŠ•èµ„ž®‘、污染小ã€?/span>

          4、直接还原炼铁用耐火材料

          ˜q˜åŽŸä»‹è´¨æœ‰ç…¤ã€å¤©ç„¶æ°”和煤气等åQŒååº”温度一般äؓ800℃~1300℃。目前世界以天然气äؓ˜q˜åŽŸä»‹è´¨çš„竖炉æ“v¾lµé“äº§é‡¾U¦å 80%åQŒå› ä¸ºååº”温度不高,一般硅酔R“è€ç«ææ–™ž®Þpƒ½æ»¡èƒö要求åQŒä½†å«æœ‰çš„Fe2O3在CO气氛下生成金属铁和Fe3C。Fe3C存在会促˜q›ç‚­æ²‰ç§¯åQŒå¯¼è‡´è€ç«ææ–™è„†åŒ–裂解。äؓ了åšg长ä‹É用寿命,应该降低Fe2O3含量åQŒä‹É¾l„织¾l“构致密åQŒæ°”孔微¾l†åŒ–ã€?/span>

          5、熔融还原炼铁用耐火材料

          熔融˜q˜åŽŸç‚¼é“å·¥è‰ºæ˜¯åœ¨é«˜æ¸©ç†”融状态下˜q›è¡Œé“æ°§åŒ–物的还原,òq¶è¿›è¡Œæ¸£é“åˆ†¼›»ï¼Œå¾—到¾cÖM¼¼é«˜ç‚‰ç”Ÿäñ”出的含碳铁水。现在已¾læœ‰30多种熔融˜q˜åŽŸå·¥è‰ºé—®ä¸–åQŒä½†COREX法是目前唯一实现工业化生产的工艺åQŒå…¶ä¼˜ç‚¹æ˜¯å¨é“èƒ½è€—下é™?0%以上、炼铁厂污染减少70%½{‰ã€‚对于COREX法熔融炼铁用耐火材料问题åQŒæœ‰äººé‡‡ç”¨COREX熔融˜q˜åŽŸç‚‰ç‚‰æ¸£ï¼ˆ33.5%CaOã€?2.0%SiO2ã€?0.0%MgOã€?4.0%Al2O3ã€?.5%FeOåQ‰å’ŒSialonåQ?2.08%åQ‰ç»“合SiCåQ?2.34%åQ‰è´¨è€ç«ææ–™åšæŠ—渣试验,认äؓSialon¾l“合SiC耐火材料在COREX炉渣中的熔解蚀损反应属于化学反应控制机理,因而预½CºSialon¾l“合SiC质耐火材料对COREX炉渣的äçR蚀å…ähœ‰è‰¯å¥½çš„抵抗能力ã€?/span>

          研究人员˜q˜å‘现用MgO和Al2O3ä¸ÞZ¸»è¦åŽŸæ–™ï¼Œé€šè¿‡æ·ÕdŠ é€‚量MgAlON¾pȝ²‰å’ŒçŸ³å¢¨ä»¥åŠæŠ—氧化剂,制取的Al2O3—MgO—MgAlON—C质耐火材料wåQˆCåQ‰ï¼œ10%å…ähœ‰è¾ƒå¥½çš„抗渣性和抗热震性,用在熔融˜q˜åŽŸç‚‰å†…衬耐火材料åQŒèƒ½å¤ŸèŽ·å¾—长的寿命ã€?/span>

          6、HISmelt熔融˜q˜åŽŸç‚¼é“ç”¨è€ç«ææ–™

          该炼铁工艺可直接使用¾_‰çŸ¿å’Œéžç‚¼ç„¦ç…¤ç”Ÿäº§é“æ°ß_¼Œä¸Žé«˜ç‚‰ç›¸æ¯”省åŽÈƒ§¾l“、球团和焦化厂,投资规模和运行成本都相对较低åQŒåƈ减少CO2和二噁英的排放,对环境污染小åQŒä½†ç‚‰æ¸£ä¸­FeO含量è¾?%ï½?%åQŒæ˜¯é«˜ç‚‰æ¸£çš„10倍,造成炉衬侵蚀加剧和铁水含S较高。炉衬用é“?a href="http://www.xiongzz.com/supply/107.html" target="_blank">刚玉ç ?/a>CR-10和CR-50效果较好åQŒé€šè¿‡å®‰è£…渣线水冷½Ž±ï¼Œä½¿ç”¨å¯¿å‘½æ˜¾è‘—廉™•¿ã€‚但ç”׃ºŽå«é“¬è€ç«ææ–™å®ÒŽ˜“产生有毒的六价铬åQŒå› æ­¤ï¼Œæ— é“¬è€ç«ææ–™æ‰æ˜¯å‘展方向。徏议采用添加MgAlON的Al2O3-MgOè´?a href="http://www.xiongzz.com/supply/39.html" target="_blank">耐火‹¹‡æ³¨æ–?/a>åQŒå¯æ˜¾è‘—提高抉|Š—高氧化铁含量熔渣的äçR蚀能力。炉衬也可ä‹É用Sialon¾l“合刚玉砖、Sialon¾l“合¼„›_Œ–¼‹…砖、微孔炭砖等ã€?/span>

          7、氢½{‰ç¦»å­ä½“熔融˜q˜åŽŸç‚¼é“ç”¨è€ç«ææ–™

          ç”׃ºŽæ°¢ç­‰¼›Õd­ä½“比分子氢有高得多的˜q˜åŽŸç”µä½åQŒå¯ä»¥å°†æ‰€æœ‰çš„金属氧化物还原äؓ金属åQŒåƈå…ähœ‰ä½ŽæŽ’放、工艺流½E‹ç®€å•ã€æ¸£é‡å°‘½{‰ä¼˜ç‚V€‚但该技术存在着对炉壁辐ž®„较大(无æˆö沫渣˜q‡ç¨‹åQ‰ï¼Œæ¸£å¯¹è€ç«ææ–™ä¾µèš€æ€§å¤§çš„问题。因此,容器内的耐火材料是研发的核心领域之一。一斚w¢åQŒç”±äºŽç­‰¼›Õd­ä½“火焰辐ž®„äñ”生的高热负荷和高FeO含量炉渣的化学äçR蚀åQŒè€ç«ææ–™ä¸­çš„氧化物被多余的氢˜q˜åŽŸåQ›å¦ä¸€æ–šw¢åQŒç”±äºŽéƒ¨åˆ†æ°¢æ°”会伴随水蒸气溢出,氢气没能全部用于˜q˜åŽŸé“çŸ¿çŸŸë€‚根据奥地利某矿业大学的研究¾l“æžœåQŒé€šè¿‡åº•éƒ¨åÒŽ‰«¾pȝ»Ÿæ³¨å…¥æ°”体而äñ”生的泡沫渣,可保护耐火材料内衬åQŒå…å—高热冲击;而容器的内衬可考虑采用炭质或碳化硅质耐火材料ã€?/span>

          8、æ€È»“

          在氢冉™‡‘用耐火材料的研½I¶æ¯”较少的情况下åQŒä»…从一些基¼‹€ç†è®ºå’Œç›¸å…Œ™µ„料推‹¹‹å‡ºåQŒæ°¢ä½œäؓ铁矿矌™¿˜åŽŸå‰‚åQŒåœ¨˜q˜åŽŸç‚¼é“˜q‡ç¨‹ä¸­ï¼Œæ°¢èƒ½˜q˜åŽŸ¼‹…酸铝耐火材料中的Na2O、TiO2、MgO、SiO2½{‰æ°§åŒ–物åQŒä‹É莫来矛_ˆ†è§£ï¼Œå½¢æˆåˆšçŽ‰å’Œæ°”态SiO。在氢介质中åQŒå«Al2O3â‰?5%的高铝制品和刚玉制品å…ähœ‰½E›_®šæ€§è´¨ã€‚含FeO、TiO2高的耐火材料åQŒä¸å®œåœ¨˜q˜åŽŸæ¡äšg下ä‹É用。因此,高炉富氢冶炼åQŒå…¶å†…衬关键部位使用炭砖或碳化硅砖,使用效果与完全ä‹É用焦炭的高炉没有什么差别,仍然很好åQ›ç›´æŽ¥è¿˜åŽŸå›ºæ€é“åQŒå› ä¸ÞZ‹É用温度比较低åQŒå¯ç”¨å«Fe2O3低、结构致密的¼‹…酸铝耐火材料åQ›ç†”融还原炼铁的COREX法,可用SialonåQˆèµ›éš†ï¼‰¾l“合的碳化硅耐火材料åQŒæˆ–用Al2O3-MgO-MgAlON-C质耐火材料åQ›HISmelt炼铁可用CR-10铬刚玉和CR-50铬刚玉耐火材料。äؓ避免产生有毒的六价铬åQŒå¾è®®é‡‡ç”¨æ·»åŠ MgAlON的Al2O3-MgO耐火‹¹‡æ³¨æ–™ï¼Œæ¸£çº¿ç”¨æ°´å†ïL®±åQŒSialon¾l“合刚玉砖及¼„›_Œ–¼‹…ç –½{‰ï¼›æ°¢ç­‰¼›Õd­ä½“熔融还原炼铁,可通过底部åÒŽ‰«¾pȝ»Ÿæ³¨å…¥æ°”体而äñ”生æˆö沫渣åQŒä¿æŠ¤è€ç«ææ–™åQŒå…¶å†…衬可考虑用炭质和¼„›_Œ–¼‹…质耐火材料ã€?/span>

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