经济下行时中国耐火材料行业发展的思考3

                                                              中钢集团洛阳耐火材料研究院 李红霞

      耐火材料行业科技创新

　　科技创新是加快转变耐火材料行业发展方式的重要支撑，资源节约、环境友好型发展是耐火材料是今后努力的重点。为此，必须加大对行业科技创新的投入力度，促进产品结构调整。科技创新需结合我国高温工业新技术、新工艺、产品结构调整、节能降耗减排及循环经济发展的需要，以及我国新材料发展规划，构建先进耐火材料体系，促进行业科学可持续发展。

　　科技创新首先离不开体制机制创新。今年七月召开的全国科技创新大会进一步明确了企业为科技创新的主体地位，强化知识产权保护，完善和切实落实科技创新的各项政策，提高产业界科技创新积极性。这为耐火材料行业企业加强科技创新、增加研发和科技投入创造了较好的政策环境。科技创新资源分为制度，政策，项目，资金和人才五个方面。行业应积极整合这五个方面的资源，以制度和市场为导向，充分发挥行业各类国家级科技创新平台的作用，发挥好耐火材料产业技术创新联盟的作用，提高科技创新的效率和效率，推动行业科技进步和产业结构调整。

　　高效、功能化、智能化、节能、环保为内涵的先进耐火材料及工程技术为今后耐火材料产品结构调整的方向，以应用技术为核心提升产品附加值和为用户服务能力为耐火材料行业商业模式创新的方向。

      4.1 加强高温工业窑炉用先进节能材料的开发和以材料为核心的成套节能工程技术的集成研究

　　随着能源价格的不断上涨，提高工业窑炉的能源效率，不仅节约能源，而且可以大大减少CO2、NOx等温室气体排放。炉衬材料及其施工工程是高温工业窑炉提高能源使用效率、实现节能减排的关键技术之一。在此方面隔热节能型耐火材料可以发挥更大的作用。除目前1400oC以下广泛使用的Al2O3-SiO2系纤维及其制品，在更高温度下使用氧化铝、氧化锆空心球制品外，今后应加快推进尺寸可调制微/纳米孔节能材料的开发和工程化，开发Al2O3、ZrO2质高温晶体纤维及其制品，高性能薄壁氧化铝、氧化锆空心球制品，以及以上述材料和高效燃烧技术为核心的节能窑炉整套工程技术集成，从环境保护和减少职业伤害考虑，应加快生态环保型纤维成果的应用和市场化推广。

 
　　依据能源选择，高温窑炉可分为两大类：化石燃料加热和电力加热。对燃料高温窑炉而言，高温空气燃烧技术对实现提高能效、节能减排非常重要。在日本，约170个高温窑炉采用了高温空气燃烧技术，CO2减排30%，NOx减少50%左右。高温空气燃烧技术的关键在于预热蓄热技术，研究开发高温蓄热工程技术和高性能蓄热、节能耐火材料至关重要。

4.2 先进功能性耐火材料的开发和工程化技术

　　含碳耐火材料是钢铁冶金流程中的重要耐火材料,但随着洁净钢冶炼、高附加值钢品种的开发以及新型高效连铸等现代冶金技术的发展，高碳含量对保证钢液洁净度、提高服役寿命等方面都存在局限性，需要研发新一代无碳或低碳复合高性能功能耐火材料。低碳超低碳功能性耐火材料的开发，需要打破传统材料设计研发观念，根据使用性能研发新型结合剂、开发具有自修复功能的防氧化剂以保证微量碳元素发挥重要作用、采用含有目标元素的陶瓷先驱体等新的设计理念改善材料的微观结构，保证材料抗热震性并提高抗侵蚀性。薄带连铸为新一代节能高效近终型连铸技术，该技术的关键技术之一为陶瓷侧封板，开发无碳高性能陶瓷复合材料以推动该技术的工业化应用。为满足洁净钢生产、高品质大型钢铸造和铝合金铸造的需要开发新型陶瓷过滤器以减少港或铸件中夹杂物。

　　4.3 高温智能型耐火材料材料的研发和工程化技术

　　耐火材料与智能型半导体材料如温度感应性电子陶瓷、示踪材料等的复合，有望开发出智能化高温工程材料，以推进耐火材料应用的减量化，并提高耐火材料高温应用的安全性。高温智能型耐火材料的开发需要与热电转换材料和技术、热电装置、高温测厚技术等相结合，形成整套集成技术，在线检测耐火材料衬的剩余厚度，在接近安全厚度极限时对耐火材料衬里进行修补或更换，这样不仅保证高温作业的安全性，同时可减少耐火材料不必要的更换，节约耐火材料的使用。

　　4.4加强以耐火材料应用技术为核心的应用基础研究：为提高高温冶炼容器的服役寿命，减少耐火材料的使用量，应着重研究针对服役环境和工艺参数下耐火材料的组成设计和结构设计，采用数值模拟分析高温容器中应力场、温度场分布，优化耐火材料配置方案或结构设计，减少热应力集中或耐火材料的使用量等；采用高温模拟研究耐火材料在动态金属熔体、渣液、气氛等作用下的渣蚀、渗透、热剥落等）的蚀损过程和蚀损机理，研究设计新型材料；采用数值模拟优化功能耐火材料的结构设计，以获得最佳钢液流场分布等获最佳冶炼效果等。

　　4.5进一步注重耐火材料的组成、结构设计和新技术开发

　　随着耐火原料资源的逐渐短缺、用后耐火材料的资源化开发和先进陶瓷技术进步如纳米粉体、陶瓷先驱体、新型结合剂等，需要注重耐火材料的组成和微观结构设计和优化，先进陶瓷新工艺的采用，可以开发出更高性能、更多种类的先进耐火材料以满足不同类型高温工业炉使用的需求。纳米粉体可以优化材料的微观结构，陶瓷先驱体的采用可以获得纤维或晶须增强材料，这有利于新型先进耐火材料的开发和材料性能的改善提高。

　　4.6、用后耐火材料的在资源化利用研究：今年国家七部门《废物资源化科技工程“十二五”专项规划》提出，到2015年，我国废物资源化产值将达到2万亿元。废物资源化产业作为节能环保产业中日渐升温的板块，在政策的力挺下有望步入发展快车道。废物资源化已经成为有效缓解战略资源短缺矛盾的重要途径。与世界主要发达国家相比，我国用后耐火材料资源化仍处于资源大循环产业链的低端，且再利用产品附加值低，利用规模与水平有很大的提升空间，迫切需要技术创新大幅度提升综合利用率与资源产出水平，减少不可再生矿物资源的使用，保障耐火原料资源供给安全。

 
　　五、结语

　　资源、环境日益成为制约我国耐火材料行业发展的瓶颈，经济增长缓慢或下行使目前行业发展面临诸多的困难和挑战，耐火材料行业应该勇于接受挑战，解决行业发展中自身的产业集中低、产品结构不合理、科技创新能力不强等问题，抓住难得的产业结构调整的机遇，发展以高效、功能化、智能化、节能、环保为内涵的先进耐火材料，走创新驱动，集约高效，资源节约、节能环保的可持续发展之路。