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"第十六屆全國不定形耐火材料學術會議"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的科研院所、高校、生產企業等單位的400余名代表相約長興，齊聚一堂，共同見證了這一盛會。
開幕式結束后，進入特邀報告環節。會議分別由中鋼集團洛陽耐火材料研究院王戰民院長、上海大學甄強教授和寶鋼股份中央研究院甘菲芳首席擔任主持。中鋼集團李紅霞總工程師、瑞泰科技股份有限公司袁林常務副總、武漢科技大學王周福教授、東北大學于景坤教授、中鋼洛耐院王戰民院長、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理、上海大學甄強教授分別做了精彩的特邀報告。
中鋼洛耐院王戰民院長主持
上海大學甄強教授主持
寶鋼股份中央研究院甘菲芳首席主持
01
高溫工業綠色低碳發展下耐火材料的科技創新
中鋼集團 李紅霞總工程師
李總工程師基于我國"2030年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和"的雙碳目標，介紹了耐火材料所服務的主要高溫行業減碳綠色發展的形勢。在這種減污降碳、高質量綠色發展的形勢下，耐火材料重點開展哪些研究內容呢？李總工程師劃重點如下：非高爐煉鐵用長壽命耐火材料，轉爐、電爐及精煉新技術用綠色功能化耐火材料，高品質鋼高效連鑄用耐火材料，高品質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能耐火材料，用后耐火材料及冶金渣的高值化利用。
她認為，在碳中和及所服務高溫行業新技術快速發展的背景下，耐火材料行業面臨著嚴峻的挑戰。耐火材料產業必須貫徹節能減排、低碳綠色等新發展理念，堅持供給側結構性改革，研究原料去碳化、能源減/脫碳化、生產制造流程減碳化、進一步提高能效、提高碳匯能力等；還要深度調整產業布局與結構，不僅要靠近原料更要靠近市場，淘汰落后產能和高能耗裝備；發展低碳排放的可替代原料；開發高性能材料；發展節能減排關鍵技術；優化流程，推動智慧制造與綠色制造；抑制初加工原料、低端產品等高碳排放原材料的出口；發展碳吸收、碳消納的技術。
最后，李總工程師高瞻遠矚地指出了耐火材料科技創新的方向：聚焦原料的減碳化研究；進行先進高溫材料的研究與材料部件化研究；注重耐火材料評價與方法創新；關注耐火材料制備技術減碳化發展；做好減碳基礎設施研究。
02
水泥工業用水硬性耐火澆注料的新進展
瑞泰科技股份有限公司 袁林常務副總
袁總首先介紹了水泥窯用不定形耐火材料發展情況。澆注料的發展歷程是從普通水泥結合澆注料（w(CaO)≥2.5%）發展到低水泥澆注料（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、養護、烘烤等；澆注料應用中出現的主要問題有錨固件焊接質量差、施工不規范、澆注料爆裂等。
他從材質、施工以及應用三個方面介紹了水泥窯用不定形耐火材料的研究進展。1）材質方面，重點介紹了非氧化物耐火材料--SiC澆注料、超高強耐磨澆注料、純低溫耐磨可塑搗打料、紅柱石復合耐磨抗熱震澆注料的特性和研究應用情況。2）施工方面，重點介紹了泵送施工、噴射施工，包括泵送澆注料輸送原理，泵送澆注料的優點，自流料的特征和適合部位；介紹了噴射施工的優點、干噴技術和濕噴技術的施工工藝及優缺點比較等。3）應用方面，介紹了不定形耐火材料的快速升溫技術；不定形耐火材料定形化技術等。
他最后指出了水泥工業用不定形耐火材料發展方向。認為水泥工業用不定形耐火材料將向高抗蝕、高耐磨、便利施工、快速烘烤、長壽命方向發展。未來的市場發展趨勢使得水泥窯用耐火材料越來越高度專業化，耐火材料供應商將成為水泥生產商的戰略合作伙伴，將從單一產品供應向為水泥工業窯爐提供耐火材料的專業配套服務、綜合檢修維護服務提升。
03
不定形耐火材料復合膠凝體系的發展
武漢科技大學 王周福教授
膠凝體系作為不定形耐火材料的關鍵組分，對其施工性能、結構穩定性以及服役過程的高效和安全均起到至關重要的作用。基于不同服役環境和材料體系，對膠凝組分進行復合與優化是提升不定形耐火材料性能，以滿足高溫工業發展需求的重要手段。針對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，根據它們的水化行為，通過將其與不同種類的活性及調凝組分復合，構成了不同的復合膠凝體系。
王教授以自己團隊的豐富研究成果：在BaAl2O4-Al2O3復合膠凝體系、不同調凝劑和不同種類的SiO2、MgO與可水合氧化鋁復合膠凝體系、偏高嶺土與SiO2、Al2O3復合膠凝體系的水化行為和水化產物的脫水過程、料漿的流變特性以及不同復合膠凝體系結合澆注料的性能等方面，展望了復合膠凝系統的進一步發展。他希望相關結果對于不定形耐火材料復合膠凝系統開發和應用具有一定的借鑒意義。
04
鎂質耐火材料的相關研究進展與探討
東北大學 于景坤教授
鎂質耐火材料廣泛應用于轉爐、鋼包以及中間包等冶金過程，鎂質原材料的質量和性能對于耐火材料的使用壽命、冶煉過程以及鋼材質量具有重要影響。于教授主要介紹了近年來他的團隊在高性能燒結鎂砂的制備方法以及對鎂質耐火材料主要性能的影響、鎂硅高強度絕熱材料的制備方法及其主要性能、鎂質結合劑的性能以及在耐火材料中的應用等方面取得的最新研究結果。
于教授指出，輕燒溫度、成型方式、顆粒大小、燒結溫度以及添加劑等是影響鎂砂體積密度及其相關性能的主要因素，通過控制合理的工藝參數，可以獲得體積密度>3.40 g·cm-3的燒結鎂砂。以蛭石和磷酸鋁為主要原料，可以制備耐壓強度8~16 MPa、熱導率為0.2~0.3 W·(m·k)-1的鎂硅質高強度絕熱材料。合成的鎂質結合劑具有不吸潮、不水化、結合強度高等特點，可用于無碳磚、鎂碳磚以及不定形耐火材料的生產。
05
不定形耐火材料新進展
中鋼集團洛陽耐火材料研究院 王戰民院長
不定形耐火材料具有制備工藝簡單、適應性強、整體性好、便于機械化施工和修補等特點，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用。我國不定形耐火材料在2020年產量為1044.85萬t，耐火材料整體產量中的占比已達42%，但距國外發達國家尚有一定的差距。
不定形耐火材料的研究領域主要有：1）結合劑的選擇、優化和新型結合劑的開發；2）基于流變學和膠體化學研究基礎上的作業性能的調控、施工作業裝置的自動化和智能化研究；3）使用性能尤其是熱震穩定性和體積穩定性的優化、服役壽命預測技術等；4）定形制品的取代和新應用領域的拓展。
王院長綜述了近幾年來不定形耐火材料在新型結合劑、新產品新技術、新應用領域和應用基礎研究等方面的新進展，包括現有鋁酸鹽水泥的改進和新型結合劑的開發、輕量化技術、新型抗鋁液侵潤澆注料、3D打印技術、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，以促進不定形耐火材料的高質量發展。
06
智慧制造與低碳鋼鐵冶金對耐火材料的技術要求與探討
寶鋼股份中央研究院 甘菲芳首席
根據中國對碳達峰、碳中和的莊嚴承諾及鋼鐵行業碳達峰及降碳行動方案要求，首當其沖的就是鋼鐵冶金從傳統"碳冶金"向新型"氫冶金"轉變，因此氫冶金工藝給耐火材料帶來了新的技術變革。
甘首席介紹了富氫基還原豎爐煉鐵技術、低碳煉鋼技術對耐火材料的技術要求。指出富氫碳循環高爐、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良特性，還必須在抗H2強還原、耐水蒸氣腐蝕、耐沖刷和磨損性能方面重點加強，提出了可選用的耐火材料種類。她指出低碳煉鋼技術中電爐高效冶煉是重要的技術方向，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是耐材企業需要關注的方向。她還介紹了長流程轉爐煉鋼技術中所追求的降低鐵鋼比、噴粉冶金、高效連鑄、轉爐頂底復吹（CO2-O2）綠色煉鋼所涉及的耐火材料技術，并對解決方法進行了探討。
鋼鐵生產需要高效化、智能化、潔凈化，智慧制造成為主攻方向。甘首席分享了遠程一鍵高爐爐前智能化、連鑄平臺無人化、智能判包可視化等案例。她指出，深度開展耐火材料應用的精準化、遠程化、數字化、智能化管理，是耐材企業、市場及用戶的共同需求。她認為，耐火材料產品必須結合價格、功能、品質、服務等要素，才能形成更具競爭力的整體解決方案；同時深度發掘產品的"新性能、新功能、新用途"，才能全方位提高耐材產品的附加值，才能大幅加強對市場的把控力、對用戶的影響力，實現良性的可持續發展。
07
不定形耐材技術發展與鋁酸鹽水泥的技術創新和進步
山東圣川新材料科技股份有限公司 李斌總經理
不定形耐火材料結合體系的選擇、創新，一直是其核心技術之一，很大程度上決定了不定形耐火材料的施工、使用的成敗，以及應用領域的拓展。鋁酸鹽水泥作為應用范圍最廣泛、產品和生產技術最為成熟的水化結合體系，一直是不定形耐火材料，特別是耐火澆注料技術發展和創新的基礎。
李經理回顧了不定形耐火材料的技術進步與鋁酸鹽水泥產品發展歷程，并展望了鋁酸鹽水泥技術今后發展方向：首先，不斷提升鋁酸鹽水泥的質量穩定性；其次，Al2O3-CaO二元體系中，把幾種水化相進行合理的選擇和相互"搭配"，利用各自水化相的特點，提高鋁酸鹽水泥對環境溫度變化的適應性和彌補其在存放過程中的強度衰減；最后，針對某些特殊的施工方法和使用環境，開發有針對性的"應用型水泥"。
08
冶金過程剛玉固廢在耐火材料中的應用
上海大學 甄強教授
大宗冶金固體廢棄物的高附加值綜合利用是當前實現工業轉型升級的重要舉措，更是確保我國工業可持續發展的一項長遠的戰略方針。以V2O3、Cr2O3或TiO2為原料，鋁熱還原法生產金屬釩、鉻、鈦等金屬及其相應的鐵合金時，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，耐火度可以達到1750 ℃以上，體積密度高，吸水率低，硬度大，屬于熔融剛玉質材料。可以根據其成分特點，結合應用領域，通過多元多相耐火材料組分的化學設計，以及微觀-宏觀全尺度的結構設計，優化原料化學成分、配方組成和制備工藝，可開發出多種適用于不同使用環境的性能優良的耐火材料。這些剛玉渣的綜合利用大幅降低了耐火材料的生產成本。
攀鋼集團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%。用于生產爐外精煉用吹氬噴槍和噴粉噴槍，使用壽命超過了原產品，達到20次以上。某大型鐵合金企業的鋁鉻渣中的Al2O3+Cr2O3含量達到92%(w)以上，耐火度大于1800 ℃，可用于生產高爐出鐵溝、電爐、有色金屬冶煉爐、煤氣化爐用的耐火材料。
