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绿色耐火材料的理念探讨

发表时间：2021/3/16 来源：《中国科技信息》2021年2月作者：虞畅

[导读] 在建筑节能减排行业的过程中，耐火绿色材料的使用和要求越来越严格，现代建筑工程理念要求耐火材料不断创新的能力。针对这一问题，本文首先总结了国内外防火材料的发展前景，并从体系类型、不定形耐火材料和节能耐火材料等方面分析了耐火材料的概念。

浙江红鹰集团股份有限公司虞畅

摘要：在建筑节能减排行业的过程中，耐火绿色材料的使用和要求越来越严格，现代建筑工程理念要求耐火材料不断创新的能力。针对这一问题，本文首先总结了国内外防火材料的发展前景，并从体系类型、不定形耐火材料和节能耐火材料等方面分析了耐火材料的概念。
关键词：绿色耐火材料；理念；不定形
        在当前的全球经济形势下，绿色耐火材料被广泛用作高温工业生产的关键原料绿色发展的概念变得越来越重要。绿色耐火材料的技术水平对我国当前和未来的发展具有重要意义可持续发展战略十分重要。目前，我们的耐火材料产品在数量和质量上都世界第一，但材料的绿色水平低于世界平均水平。主要用于钢铁耐火材料的平均消耗是国际先进水平的两倍以上，耐火材料的寿命和性能稳定性都较低。产品技术的附加值较低，其使用可能损害环境保护和环境，并对人类健康构成威胁。目前，中国耐火材料协会将绿色耐火材料定义为优质品种、资源消耗高、清洁生产工艺和无害使用工艺。本文探讨了我国耐火材料发展的一些理论和新的实践方向，可为节能环保耐火材料的发展提供借鉴。
        一、耐火材料行业“绿色化”发展趋势
        1.节约和发展耐火材料。耐火材料中占有重要地位有菱镁矿、高铝矾土，是重要的战略资源。中国拥有丰富的耐火材料资源，储量位居世界前列。(1)耐火材料资源状况。目前，铝土矿和镁矿的综合利用率较低，资源综合利用率低于40%，地雷管理落后，主要原因有两个:采矿管理不善无许可证采矿、采矿混乱、滥用和铝土矿、镁合金熟料厂管理混乱煅烧质量不稳定，能耗高，污染严重。（2）我国耐火材料的绿色发展开发与综合利用、资源节约与环境保护是我国耐火材料发展的基本原则。中国进入21世纪应采取以下措施提高耐火材料资源综合利用率：规范矿山管理，加强耐火材料资源综合利用。近年来，国家加强了对煅烧工业矿山和窑炉的管理。规划、工艺装备、生产规模、产品质量、能耗、环保准入要求；实现生态修复、综合利用和安全生产，满足合理分类开发和资源合理配置的要求耐火材料中含有大量的功能浪费，尤其是Al2O3-SiO2耐火材料。目前80%以上是功能性废弃物Al2O3-SiO2耐火制品是由高铝矾土（85%以上Al2O3含量）和中品位矾土矿（60-80%）制成，具有良好的高温力学性能。但其利用率很低。为了开发中品位矾土矿原料，高温材料研究所采用了创新的三步均化法湿法细磨-成型-高温烧成烧结工艺。粉尘少，燃料消耗少，污染环境科学均匀材料化学成分稳定，晶体结构均匀，体积密度波动小。产品已广泛应用于水泥窑、高铝出铁钩、垃圾焚烧炉等行业，为提高高铝矾土的综合利用率提供了科学技术依据。（3）具有中国特色的合成原料的研发。坚持生产需求导向，耐火材料技术创新平等，整合了耐火材料行业人力资源，建立了耐火材料行业的上游和下游相关单位共同参与，产业与研究相结合，重点攻关合作克服耐火材料的标准化、改性、合成和其他重要的共同技术。加快先进科技的发展和科技成果的产业化，我们需要做两件事:开发高质量、高效的耐火材料。根据我国镁铝土矿原料优势，发展具有中国特色的合成原料。耐火氧化物-非氧化物复合材料具有较高的耐热性、较高的抗热冲击性、较好的抗热冲击性和抗渣性，因此需要开发以钻石和铝土矿为基础的耐火氧化物-非氧化物复合材料。通过技术和创新发展和提高我们的质量扩大白云石和硅砖折射材料的应用范围。在中国，白云石、硅石等耐火材料资源丰富，包括白云石，硅石在高温下也表现出色。但是，由于白云石耐火的渗透性，硅材料的烧结量不稳定，限制了其应用。
       2.开发节能耐火材料。开发和使用耐火材料是耐火材料生态发展的重要趋势。为了节约耐火材料，需要加强节能管理，加大技术改造力度，提高窑炉质量提高高能效设备的能效，促进设备的轻便性和能效。

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节能保温材料和废弃耐火材料是节能耐火材料的发展方向。具体而言，在再生材料后，中国再生材料的年消费量接近1500万吨，使用后约500万吨再生材料被拆除。这些用过的耐火材料是在配料烧结过程中形成的，晶体的研制比较全面。加工后可获得较高的利用价值。
        3.环保型耐火材料。在建设生态文明的背景下，开发耐火材料很重要在发达国家，铬、耐火纤维和硅砖的生产受到限制。同时，由于生产过程中的污染，往往用于生产耐火材料的粘结剂沥青也受到禁止。我们还开始要求不污染耐火材料，加强对耐火材料开采、运输、生产、再循环和回收部门的环境管理，强调环境保护，并防止进一步的六价铬污染措施。
        二、不定形耐火材料实践
        不定性与定型烧制耐火材料相比具有工艺简单、生产周期短、质量高的优点。在机械化施工过程中，综合成本低，效率高，薄弱环节易损坏，维修难度大。适用于结构复杂、衬砌的。这种耐火材料在世界范围内得到了广泛的推广和发展，在耐火材料中所占的比例也在不断提高。自20世纪80年代以来，耐火材料的总产量下降了，但不定性耐火材料的产量却增加了。
        1.预制件。预制耐火材料的生产具有一些显著的特点，主要体现在：省略了现浇施工工艺，且模板简单，只能在瓶中进行。复杂的衬砌结构模型仍然可以完成，各种大型施工设备都可以省略。可进行运输、灌浆、养护、干燥等工序，提高施工效率。为用户节省宝贵时间，提高设备周转率，施工过程受外界环境的影响较小，特别是温度的影响较大，但北方寒冷地区施工受中冬影响较大。因此，保温措施应运而生。预制件的铸造可以形成各种复杂的结构和难以制造的特殊形状构件，如高炉铁槽挡渣器、电炉炉顶等。无需长时间烘烤预制件，投资时间短。烘烤环境要求低，能满足大多数用户的要求。
        2.用户友好化。由于不定形耐火材料需要浇注，材料的凝固、硬化和养护特性都会受到影响。原材料中的杂质、环境温度和粘结剂的种类是浇注过程中的敏感因素，会给浇注过程带来各种不便。
        3.高性能材料。耐火材料的发展水平因国家而异。目前，虽然中国耐火材料总数占主导地位，但产品结构薄弱，产品总体稳定，性能高，功能高，保护环境的高端产品。如何开发高性能不定形耐火材料是关键。目前，河南科技大学对制备浇注材料的高温耐火材料进行了实验研究，取得了理想的效果。这种碳氮改性材料已在实践中得到应用。1420℃处碳化硅浇注材料氮化时，材料的结构完整性得到增强，基质部分发生明显的原位反应，抗热抗寒性得到显着提高，试验结果表明，1300℃处材料的抗折性仍然3.超过50MPa。
        4.高效生产。不定形耐火材料的性能在很大程度上取决于其结构和烘烤质量。如果建筑材料和设备不符合安全和效率要求，不定形耐火材料的使用将受到限制。高效、智能的施工手段可以快速维护、烘烤和避免烘烤。将越来越多地使用智能机械进行喷涂、施工和在线修补。
        绿色耐火材料的生产、制备和使用将遵守更严格的标准和要求提高耐火材料的绿色经济价值。因此，我们要不断丰富耐火材料的绿色内涵从多个角度提高可靠性、安全性和可行性。讨论了绿色耐火材料的开发概念不定形耐火材料生产实践的详细分析。预计今后还会做更多的工作有必要加强工业可行性研究，在再生环境材料方面取得进一步进展，并努力在促进应用方面取得实质性成果。
参考文献：
[1]李丽.中国耐火行业的发展与资源、能源和环境[J].耐火材料，2019,44(06):401-403.
[2]钟涛.大力发展优质合成耐火原料[J].耐火材料,2019,34(01):1-6.