耐火材料是鋼鐵工業(yè)的基礎(chǔ)性材料。耐材工業(yè)和鋼鐵工業(yè)相互促進(jìn)，共同發(fā)展。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)，鋼鐵工業(yè)出現(xiàn)了一系列新特征:產(chǎn)能過(guò)剩，盈利能力下降，環(huán)境資源約束增強(qiáng)，轉(zhuǎn)型升級(jí)面臨更多挑戰(zhàn)等。鋼鐵工業(yè)的新常態(tài)對(duì)處于產(chǎn)業(yè)鏈上游的耐材工業(yè)提出了新要求、新思維并促生新變化。耐材的性能及應(yīng)用近年來(lái)呈現(xiàn)特性化、多元化、精細(xì)化、高效化和低耗化的特點(diǎn)，耐火原料的發(fā)展必須與之相適應(yīng)，也將向多元化、豐富化、特色化等新態(tài)勢(shì)演變。
1 對(duì)耐火原料新要求的多元體現(xiàn)
1.1 綠色環(huán)保的新要求
1.1.1 滿足潔凈鋼冶煉的要求
潔凈鋼冶煉對(duì)煉鐵、煉鋼用相關(guān)輔料和耐材減少和避免污染鐵水、鋼水方面提出了新的要求。研究和實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，鋁硅系耐材對(duì)鋼水會(huì)有所污染，鎂質(zhì)材料不污染，而含有游離CaO的材料則非但不污染，還有潔凈鋼水的作用。為此，有良好抗水化性的燒結(jié)和電熔含游離CaO的鎂鈣原料受到青睞。
為了減少含碳耐材對(duì)鋼水的增碳污染，需要降低碳復(fù)合耐材的碳含量。為了消除降碳對(duì)抗熱震、抗侵蝕等性能的副作用，需要引入彌散化碳源。促進(jìn)了適合耐火材料用各種納米碳源如炭黑、納米碳管、石墨烯的研發(fā)和生產(chǎn)。
為了減少中間包工作襯對(duì)精煉后鋼水的"回磷"作用，開(kāi)發(fā)了低磷或無(wú)磷的結(jié)合體系。2.1.2 滿足鋼鐵工業(yè)"綠色化"的要求
鑒于Cr6+有致癌作用，含鉻耐材已被國(guó)家列入限制使用的產(chǎn)品，用低鉻和無(wú)鉻新材料取代含鉻材料勢(shì)在必行。如高性能鎂碳磚、鎂鋁尖晶石磚、鎂鋯磚等應(yīng)用于RH 等精煉爐，可取代傳統(tǒng)的鎂鉻磚。
高爐出鐵口用的炮泥普遍采用焦油做結(jié)合劑，為減少生產(chǎn)和使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染，促使人們開(kāi)發(fā)新的環(huán)保型結(jié)合劑。
為了減少傳統(tǒng)硅酸鋁耐火纖維在生產(chǎn)、加工、使用安裝、用后處理等過(guò)程對(duì)環(huán)境及人體的危害，生物可降解鈣鎂硅系耐火纖維已被開(kāi)發(fā)使用。
1.1.3 滿足鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排的要求
作為工業(yè)爐襯材料，采用節(jié)能型耐材勢(shì)在必行。近幾年開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的有利于節(jié)能的新原料有:微孔結(jié)構(gòu)輕質(zhì)莫來(lái)石-質(zhì)原料、莫來(lái)石質(zhì)中空球、輕量化微孔燒結(jié)氧化鋁、CA6-MA 復(fù)相輕質(zhì)骨料、橄欖石輕質(zhì)料、尖晶石輕質(zhì)料、納米孔二氧化硅粉體及其聚合體等。
1.2 發(fā)展經(jīng)濟(jì)型耐材
目前，與耐火原料產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的耐材行業(yè)、鋼鐵工業(yè)處于低迷期，低價(jià)中標(biāo)成為該供應(yīng)鏈關(guān)系的方向標(biāo)。另一方面，有的高品位天然礦物原料如高鋁礬土逐漸枯竭，礦石品位下降且品質(zhì)波動(dòng)增大，靠高檔原料提高性能、廉價(jià)原料降低成本的技術(shù)配置路線逐漸走到盡頭。受此取向的引導(dǎo)，廉價(jià)型、經(jīng)濟(jì)型耐火原料和制品將成為大趨勢(shì)。
低消耗是經(jīng)濟(jì)型耐材的主要發(fā)展方向。原料實(shí)現(xiàn)低消耗的主要方向是擴(kuò)大天然生料、輕燒料、再生料的使用范圍。為保證耐材的高溫體積穩(wěn)定性，天然原料多須在高溫下燒結(jié)或電熔，使其達(dá)到瘠性化，盡可能趨于熱力學(xué)平衡態(tài)。這會(huì)導(dǎo)致能耗高，也會(huì)造成一定程度的能力富余，某種意義上造成隱形資源和能源浪費(fèi)?？砷_(kāi)發(fā)和應(yīng)用比傳統(tǒng)燒結(jié)溫度有所降低的非平衡態(tài)原料，甚至可直接加入一定量的天然生料，在一定程度上降低耐材的能耗。
已有研究表明，添加一定量天然生料的澆注料有良好的效果，生料受熱后分解逸出的氣體形成通道，有助于提高抗爆裂性能。在鋁硅澆注料中加入生煤矸石或輕燒煤矸石，受熱后生成原位莫來(lái)石，可提高其熱態(tài)抗折強(qiáng)度、荷重軟化溫度，改善抗熱震性，同時(shí)也有助于實(shí)現(xiàn)重質(zhì)材料的輕量化。
面對(duì)高品位礦漸趨枯竭，低品位礦日益成為主要原料來(lái)源的現(xiàn)狀，人們須重新考量原料和制品指標(biāo)的科學(xué)性、合理性和適應(yīng)性，優(yōu)化原料配置，使其更具優(yōu)良的和有競(jìng)爭(zhēng)力的性價(jià)比。應(yīng)考慮適當(dāng)降低某些非熔體沖刷、侵蝕部位所用高鋁質(zhì)耐材的A12O3 含量和體積密度，放寬對(duì)某些
中低溫部位所用鋁硅質(zhì)耐材雜質(zhì)含量的要求。
