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第二届刚玉质耐火原料交易洽谈会
2021-07
耐材之窗耐火原料指数
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  • 鳞片石墨:3512.50 上月:3487.50 环比: +0.72% 去年同期:4350.00 同比: -19.25%
  • 中档镁砂:1500.00 上月:1550.00 环比: +3.33% 去年同期:3250.00 同比: -116.67%
  • 普通电熔镁砂:3500.00 上月:3200.00 环比: +9.38% 去年同期:3600.00 同比: -2.78%
  • 棕刚玉:4650.00 上月:4700.00 环比: -1.08% 去年同期:5200.00 同比: +11.83%
  • 白刚玉:4050.00 上月:4050.00 环比: 0.00% 去年同期:0.00 同比: -11.10%
  • 棕刚玉:4400.00 上月:4500.00 环比: -2.27% 去年同期:0.00 同比: -25.00%
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【耐材讲堂】氢能源钢铁冶金对耐火材料的挑战

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发布时间:2020-11-05 浏览量:2965

氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,是人类的战略能源发展方向,在未来全球能源结构变革中占有重要地位。氢冶金就是氢代替碳还原生成水,不但无有害排放,而且反应速度极快。目前我国加快发展核能制氢与氢能冶金的步伐,且已具备基础条件。未来氢能在我国终端能源体系占比至少要达到10%,故而核能制氢与氢能冶金结合将成为划时代的技术革命。

氢还原炼铁法是用氢替换碳作为炼铁还原剂,使炼铁工序中产生水而非二氧化碳,从而大幅减少温室气体排放。氢还原炼铁法有以下4项核心技术:

1)氢气增幅技术:通过焦炉煤气(COG)改质,提高COG中氢含量,使其达到高炉氢还原要求。

2)实际操作中的全新技术开发:氢气吹入技术、炉内化学反应较佳化技术、难还原矿及低品位矿石还原技术、焦炭烧结矿炉渣品质设计技术等等实际操作中需要的全新技术开发非常重要。

3)超耐热超耐腐蚀原材料开发:需要先行开发可以储藏高温、高压氢气和在900°C以上高温下的超耐腐蚀高温材料。

4)利用氢气的直接还原铁(DRI)生产技术:开发利用氢气,将铁矿石在固体状态下直接还原成DRI的生产技术,从而使用DRI替代在电炉中使用的高级废钢。

世界上75%的钢,都是在高炉中加焦炭形式的碳以“还原”铁矿石来炼制的。在“碱性氧气转炉”系统中,氧化铁和碳反应生成熔铁、一氧化碳和二氧化碳。在替代它的DRI工艺中,使用天然气代替焦炭作为还原剂先生成海绵铁,然后通过电弧炉将其转化为钢。

还原过程产生了占整个炼钢过程高达90%的碳排放量,因而希望减少依赖高炉而多用DRI,并使用氢气而非天然气作为还原剂。氢气将使用无化石燃料的电力生产,电弧炉(将向其中投入碎钢)也将由清洁能源提供动力。

随着氢能源炼铁炼钢的应用,对耐火材料的挑战有哪些呢?首先,在氢能源冶金中,耐火材料将处于强还原气氛当中。从热力学的角度看,高温下氢有强烈夺取氧而化合成水的趋势。也就是氢易与耐火材料中的氧化物组分尤其是氧化硅,氧气铁、氧气镁等发生还原反应,导致耐火材料损毁,耐用性下降。对于铝硅质耐火材料特别是含有机械铁、氧气铁等杂质的制品,更会因与氢气作用导致挥发和体积效应出现开裂、粉化。其次,氢能源冶金中,高浓度的氢气与氧元素发生化合反应生成水,在使用条件下变为高温水蒸气。耐火材料在高热水蒸气环境中如何保持其稳定性,也是氢能源冶金中所涉耐火材料面临的考验。此外,适宜于氢能源冶金用高性能耐火材料的组成、显微结构和性能关系方面的系统而深入的研究在我国开展得尚不够,应予加强。


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