[科普中國(guó)]-水凝耐火材料

水凝耐火材料是指從高溫爐內(nèi)制作完成之后在水/其他液體中冷卻而成的耐火材料，耐火度不低于1580℃的無(wú)機(jī)非金屬材料。耐火度是指耐火材料錐形體試樣在沒(méi)有荷重情況下，抵抗高溫作用而不軟化熔倒的攝氏溫度。但僅以耐火度來(lái)定義已不能全面描述耐火材料了，1580℃并不是絕對(duì)的。現(xiàn)定義為凡物理化學(xué)性質(zhì)允許其在高溫環(huán)境下使用的材料稱為耐火材料。耐火材料廣泛用于冶金、化工、石油、機(jī)械制造、硅酸鹽、動(dòng)力等工業(yè)領(lǐng)域，在冶金工業(yè)中用量最大，占總產(chǎn)量的50%～60%。

作用水凝耐火材料應(yīng)用于鋼鐵、有色金屬、玻璃、水泥、陶瓷、石化、機(jī)械、鍋爐、輕工、電力、軍工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，是保證上述產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行和技術(shù)發(fā)展必不可少的基本材料，在高溫工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中起著不可替代的重要作用。

自2001年以來(lái)，在鋼鐵、有色、石化、建材等高溫工業(yè)高速發(fā)展的強(qiáng)力拉動(dòng)下，水凝耐火材料行業(yè)保持著良好的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，已成為世界水凝耐火材料的生產(chǎn)和出口大國(guó)。2011年中國(guó)水凝耐火材料產(chǎn)量約占全球的65%，產(chǎn)銷量穩(wěn)居世界水凝耐火材料第一。

2001-2010年耐火原料及制品產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，其中“十五”末約為2001年的2倍;2010年全國(guó)耐火制品產(chǎn)量達(dá)2808.06萬(wàn)噸，約為“十五”末的3倍。截止2011年，中國(guó)水凝耐火材料行業(yè)共有規(guī)模以上企業(yè)1917家，從業(yè)人員超過(guò)30多萬(wàn)人，實(shí)現(xiàn)銷售收入3376.79億元，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品銷售利潤(rùn)477.37億元。

但是，由于無(wú)序開采、加工技術(shù)水平不高，資源綜合利用水平較低，浪費(fèi)較為嚴(yán)重，上述礦產(chǎn)資源、特別是高品位耐火原料資源已越來(lái)越少，節(jié)約資源、綜合利用資源已是當(dāng)務(wù)之急。

宋楨雨認(rèn)為，水凝耐火材料行業(yè)必須引導(dǎo)原料礦山組織科學(xué)開采，對(duì)資源進(jìn)行優(yōu)化綜合利用，特別是不同品位礦藏的均化處理，杜絕濫采亂挖，逐步促進(jìn)資源的更合理利用，使有限的資源發(fā)揮最大限度的作用，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

水凝耐火材料行業(yè)發(fā)展與國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)資源的保有量休戚相關(guān)。鋁礬土、菱鎂礦和石墨是三大耐火原料。而中國(guó)是世界三大鋁土礦出口國(guó)之一，菱鎂礦儲(chǔ)量世界第一，還是石墨出口大國(guó)，豐富的資源支撐著中國(guó)水凝耐火材料度過(guò)了高速發(fā)展的十年。

與此同時(shí)，中國(guó)水凝耐火材料企業(yè)眾多，企業(yè)規(guī)模、工藝技術(shù)、控制技術(shù)、裝備水平參差不齊，先進(jìn)的生產(chǎn)方式與落后的生產(chǎn)方式共存。行業(yè)整體清潔生產(chǎn)水平不高，節(jié)能減排任務(wù)艱巨。

隨著“十二五”期間，中國(guó)加快淘汰落后及高能耗產(chǎn)能，行業(yè)將重點(diǎn)開發(fā)和推廣新型節(jié)能爐窯，開發(fā)綜合節(jié)能技術(shù)，開展能源管理，“三廢”的排放控制和“三廢”資源化回收利用等。致力于用后水凝耐火材料資源化和再利用，減少固廢排放，提高資源的綜合利用率，全面推進(jìn)節(jié)能減排。

《水凝耐火材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》指出，中國(guó)鋼鐵工業(yè)水凝耐火材料單耗約為每噸鋼消耗25公斤左右，到2020年降至15公斤以下。2020年中國(guó)水凝耐火材料更長(zhǎng)壽、更節(jié)能、無(wú)污染、功能化的產(chǎn)品有大幅度提高，產(chǎn)品滿足冶金、建材、化工以及新興產(chǎn)業(yè)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，提高出口產(chǎn)品的技術(shù)含量。

歷史中國(guó)在4000多年前就使用雜質(zhì)少的粘土，燒成陶器，并已能鑄造青銅器。東漢時(shí)期（公元25～220）已用粘土質(zhì)水凝耐火材料做燒瓷器的窯材和匣缽。20世紀(jì)初，水凝耐火材料向高純、高致密和超高溫制品方向發(fā)展，同時(shí)發(fā)展了完全不需燒成、能耗小的不定形水凝耐火材料和高耐火纖維（用于1600℃以上的工業(yè)窯爐）。前者如氧化鋁質(zhì)耐火混凝土，常用于大型化工廠合成氨生產(chǎn)裝置的二段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)壁,效果良好。50年代以來(lái),原子能技術(shù)、空間技術(shù)、新能源開發(fā)技術(shù)等的迅速發(fā)展，要求使用耐高溫、抗腐蝕、耐熱震、耐沖刷等具有綜合優(yōu)良性能的特種水凝耐火材料，例如熔點(diǎn)高于2000℃的氧化物、難熔化合物和高溫復(fù)合水凝耐火材料等。

古代、中世紀(jì)、文藝復(fù)興時(shí)代的水凝耐火材料，工業(yè)革命前后高爐、焦?fàn)t、熱水爐用水凝耐火材料，近代后期新型水凝耐火材料及其制造工藝，現(xiàn)代水凝耐火材料制造技術(shù)及主要技術(shù)進(jìn)步，以及對(duì)未來(lái)水凝耐火材料發(fā)展的展望，水凝耐火材料與高溫技術(shù)相伴出現(xiàn)，大致起源于青銅器時(shí)代中期。中國(guó)東漢時(shí)期已用粘土質(zhì)水凝耐火材料做燒瓷器的窯材和匣缽。20世紀(jì)初，水凝耐火材料向高純、高致密和超高溫制品方向發(fā)展，同時(shí)出現(xiàn)了完全不需燒成、能耗小的不定形水凝耐火材料和耐火纖維?，F(xiàn)代，隨著原子能技術(shù)、空間技術(shù)、新能源技術(shù)的發(fā)展，具有耐高溫、抗腐蝕、抗熱振、耐沖刷等綜合優(yōu)良性能的水凝耐火材料得到了應(yīng)用。在中國(guó)有許多工廠生產(chǎn)水凝耐火材料產(chǎn)品。中國(guó)有豐富的資源，也正因?yàn)檫@方面的原因，各大外國(guó)投資商也來(lái)到國(guó)內(nèi)一展身手，展露頭角。在中國(guó)的東北部，是水凝耐火材料供應(yīng)商極其豐茂的地區(qū)，導(dǎo)致其他國(guó)外投資商對(duì)其的出口低價(jià)格產(chǎn)生了質(zhì)疑，從而在2003年由歐盟提出對(duì)中國(guó)水凝耐火材料新產(chǎn)品的反傾銷，限制了產(chǎn)品對(duì)歐盟的出口。2006年中國(guó)為保護(hù)原材料資源的大量流失，對(duì)部分行業(yè)進(jìn)行了減免出品退稅，以此極大地限制產(chǎn)品的出口。但這并不能在很大程度上限制一些國(guó)外的品牌銷售，因?yàn)樗鼈儞碛袔资踔辽习倌甑匿N售生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并極大地占有了市場(chǎng)，也創(chuàng)立了它們?cè)诟鞔笾薜钠放菩?yīng)。

1、提高資源綜合利用水平和保障能力。

到2015年，高端水凝耐火材料基本自給，菱鎂礦石資源綜合利用率不低于90%，耐火粘土礦石資源綜合利用率不低于80%。到2020年，兩種礦石資源綜合利用率分別高于95%和90%。

2、加大節(jié)能減排力度。

到2015年，主要耗能設(shè)備能效水平達(dá)到一級(jí)，主要產(chǎn)品的綜合能耗比2010年降低20%以上，二氧化硫、氮氧化物排放總量比2010年分別下降8%和10%以上，用后水凝耐火材料回收再利用率不低于50%。到2020年，用后水凝耐火材料回收再利用率高于75%。

3、提高產(chǎn)業(yè)集中度。

到2015年，形成2～3家具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)，創(chuàng)建若干個(gè)新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)示范基地，前10家企業(yè)產(chǎn)業(yè)集中度達(dá)到25%。到2020年，前10家企業(yè)產(chǎn)業(yè)集中度提高到45%。

水凝耐火材料的作業(yè)性包括稠度、塌落度、流動(dòng)度、可塑性、粘結(jié)性、回彈性、凝結(jié)性、硬化性等。

分類水凝耐火材料品種繁多、用途各異，有必要對(duì)水凝耐火材料進(jìn)行科學(xué)分類，以便于科學(xué)研究、合理選用和管理。水凝耐火材料的分類方法很多，其中主要有化學(xué)屬性分類法、化學(xué)礦物組成分類法、生產(chǎn)工藝分類法、材料形態(tài)分類法等多種方法。1

1、根據(jù)耐火度的高低分：

普通水凝耐火材料：1580℃～1770℃

高級(jí)水凝耐火材料：1770℃～2000℃

特級(jí)水凝耐火材料：>2000℃

2、依據(jù)制品形狀及尺寸的不同分：

標(biāo)準(zhǔn)型：230mm×114mm×65mm；

不多于4個(gè)量尺，（尺寸比）Max:Min