耐火材料及其发展.ppt

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1、,第九章 耐火材料及其发展,2,耐火材料是耐火度不低于1580的无机非金属材料。耐火材料在无荷重时抵抗高温作用的稳定性，即在高温无荷重条件下不熔融软化的性能称为耐火度，它表示耐火材料的基本性能。,第一节 耐火材料简介,3,一、耐火材料的定义 1、传统的定义：耐火度不小于1580的无机非金属材料；2、ISO的定义：耐火度不小于1500的非金属材料及制品；ISO:国际标准化组织,4,耐火材料可用作高温窑炉等热工设备的结构材料以及工业用的高温容器和部件，能承受在其中进行的各种物理化学变化及机械作用。是冶金、玻璃、水泥、陶瓷、机械热加工、石油化工、动力和国防工业等高温工业所必须的重要基础材料。,5,了

2、解它们的性能及选用合适的耐火材料对于生产控制及降低成本有重要的意义。本课程介绍常用耐火材料的基本性能，应用范围以及易懂的生产工艺与原料知识。这门课程是从事耐火材料生产、研究、应用和贸易的人员的必修之课，其重要性不言而喻。,6,耐火材料品种繁多、用途各异，有必要对耐火材料进行科学分类，以便于科学研究、合理选用和管理。耐火材料的分类方法很多，其中主要有化学属性分类法、化学矿物组成分类法、生产工艺分类法、材料形态分类法等多种方法。,二、耐火材料的分类,7,按化学属性分类对于了解耐火材料的化学性质，判断耐火材料在实际使用过程中与接触物之间的化学作用情况具有重要意义。耐火材料按化学属性大致可分为酸性耐火

3、材料、中性耐火材料、碱性耐火材料。,1、按化学属性分类,8,耐火材料在使用过程中除承受高温作用外，往往伴随着熔渣（液态）及气体等化学侵蚀。为了保证耐火材料在使用中有足够的抵抗侵蚀介质侵蚀能力，选用的耐火材料的化学属性应与侵蚀介质的化学属性相同或接近。,9,（1）酸性耐火材料 1、定义 通常是指其中含有相当数量二氧化硅的耐火材料。2、分类A.硅质耐火材料 游离二氧化硅含量很高(大于94%)，是酸性最强的耐火材料；B.粘土质耐火材料 与硅质耐火材料相比，游离二氧化硅含量较少，呈弱酸性；,C.半硅质耐火材料居于期间。D.也有将锆英石质耐火材料和碳化硅质耐火材料归入酸性耐火材料的，因为此类材料中含有较

4、高的SiO2或在高温状态下能形成SiO2。3、特点 酸性耐火材料对酸性介质的侵蚀具有较强的抵抗能力。,11,（2）中性耐火材料 1、定义中性耐火材料按严格意义讲是指碳质耐火材料。但通常也将以三价氧化物为主体的高铝质、刚玉质、锆刚玉质、铬质耐火材料归入中性耐火材料。因为此类材料含有较多量的两性氧化物如Al2O3、Cr2O3等。2、特点中性耐火材料在高温状况下对酸、碱性介质的化学侵蚀都具有一定的稳定性，尤其对弱酸、弱碱的侵蚀具有较好的抵抗能力。,12,（3）碱性耐火材料 1、定义碱性耐火材料一般是指以MgO、CaO或以MgOCaO为主要成分的耐火材料，如镁质、石灰质、镁铬质、镁硅质、白云石质耐火制

5、品及其不定形材料。2、分类强碱性耐火材料镁质、石灰质、白云石质耐火材料；弱碱性耐火材料镁铬质、镁硅质及尖晶石质耐火材料。3、特点耐火材料的耐火度都比较高，对碱性介质的化学侵蚀具有较强的抵抗能力。,13,2、按化学矿物组成分类 此种分类法能够很直接地表征各种耐火材料的基本组成和特性，在生产、使用、科研上是常见的分类法，具有较强的实际应用意义。,硅质制品 硅酸铝质制品 镁质制品 白云石质制品 铬质制品 锆质制品 等等,按化学矿物组成分：,14,（1）硅质耐火材料 含SiO2在90%以上的材料通常称为硅质耐火材料，主要包括硅砖及熔融石英制品。硅砖以硅石为主要原料生产，其SiO2含量一般不低于93%，

6、主要矿物组成为磷石英和方石英，主要用于焦炉和玻璃窑炉等热工设备的构筑。熔融石英制品以熔融石英为主要原料生产，其主要矿物组成为石英玻璃，由于石英玻璃的膨胀系数很小，因此熔融石英制品具有优良的抗热冲击能力。如熔融石英质浸入式水口用于炼钢连铸过程，具有较好的使用效果。,15,（2）镁质耐火材料 镁质耐火材料是指以镁砂为主要原料，以方镁石为主晶相，MgO含量大于80%的碱性耐火材料。通常依其化学组成不同分为：镁质制品：MgO含量87%，主要矿物为方镁石；镁铝质制品：含MgO 75%，Al2O3含量一般为7-8%，主要矿物成分为方镁石和镁铝尖晶石（MgAl2O4）；镁铬质制品：含MgO60%，Cr2O3

7、含量一般在20%以下，主要矿物成分为方镁石和铬尖晶石;,16,镁橄榄石质及镁硅质制品：此种镁质材料中除含有主成分MgO外，第二化学成分为SiO2。镁橄榄石砖比镁硅砖含有更多的SiO2，前者的主要矿物成分为镁橄榄石，其次为方镁石；后者的主要矿物为方镁石，其次镁橄榄石；镁钙质制品：此种镁质材料中含有一定量的 CaO,主要矿物成分除方镁石外还含有一定量的硅酸二钙（2 CaOSiO2）。,17,（3）白云石质耐火材料 以天然白云石为主要原料生产的碱性耐火材料称为白云石质耐火材料。主要化学成分为：30-42%的MgO和40-60%的CaO，二者之和一般应大于90%。其主要矿物成分为方镁石和方钙石（氧化钙

8、）。,18,（4）碳复合耐火材料 碳复合耐火材料是指以不同形态的碳素材料与相应的耐火氧化物复合生产的耐火材料。一般而言，碳复合材料主要包括镁碳制品、镁铝碳制品、锆碳制品、铝碳制品等。,19,（5）含锆耐火材料 含锆耐火材料是指以氧化锆（ZrO2）、锆英石等含锆材料为原料生产的耐火材料。含锆耐火材料制品通常包括锆英石制品、锆莫来石制品、锆刚玉制品等。,20,（6）特种耐火材料 上述分类所不能包括的材料。此类材料除其化学组成比较特殊，不宜归类到上述类别中外，通常它们还具有各自的较为突出的特点，如优良的热震稳定性、抗渣性等，往往用于特定的使用条件。特种耐火材料又可分为如下品种：,碳质制品：包括碳砖和

9、石墨制品；纯氧化物制品：包括氧化铝制品、氧化锆制品、氧化钙制品等；非氧化物制品：包括碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化硼、硼化锆、硼化钛、塞伦(Sialon）、阿伦(Alon)制品等；,21,按耐火材料的外观形状可以分为定型耐火制品（包括标型砖、普型砖、异型砖、特异型砖、坩埚、管、器皿及其它形状复杂的制品等）、不定型耐火材料（包括浇注料、捣打料、喷涂料、可塑料等）及耐火泥浆等；,3、其他分类方法,（1）依据形状及尺寸的不同,22,标普型：230mm113mm65mm；不多于4个量尺，（尺寸比）Max:Min4:1；异 型：不多于2个凹角，（尺寸比）Max:Min6:1；或有一个5070的锐角；特异型

10、：（尺寸比）Max:Min8:1；或不多于4个凹角；或有一个3050的锐角；,23,从外观来分砖制品：烧成砖、不烧砖；散状耐火材料；,24,（2）根据耐火度的高低可分为：普通耐火材料：15801770 高级耐火材料：17702000 特级耐火材料：2000,（3）按生产工艺可分为：烧成制品、熔铸制品和不烧制品；,26,三 检验标准,各国的检验标准有所不同，由于实验室条件下的检验和实际有一定的差距；实验室的检验结果仅起到预测作用；苏联：TOCT 日本：JIS（Japanese Industrial Standards）英国：BSI（British Standards Institution）美国

11、：ASTM（American Society of Testing Materials）中国：GB,27,5000年前出现了陶器；2000年前有了瓷器；后来，天然的原料开始使用，如硅线石砖；1637年，石墨粘土坩锅投入使用。我国，解放前仅有少量的耐火材料工厂，生产能力和产品质量较低，严重依赖进口；,第二节、耐火材料的发展 1、历史悠久,28,2、中国耐火材料工业的现状与发展,1）计划经济时代中国耐火材料由33家重点企业扶持；2）改革开放以后，随着钢铁工业的迅速发展，耐火材料行业快速发展起来；2004年统计，全国 有1136家耐火材料生产企业 2005年统计，全国 有1359家耐火材料生产企业

12、2006年统计，全国 有1505家耐火材料生产企业,29,中国耐火材料产量如下表所示,连铸比的提高和冶炼技术的进步导致吨钢耐火材料消耗下降；另一方面，钢产量增加；使得2002年以后中国耐火材料产量呈上升趋势。2002年、2004年和2006年，中国粗钢产量分别为：1.8、2.8和4.1亿吨；,30,钢铁工业的竞争日趋激烈，耐火材料生产厂家面临更大的成本压力；洁净钢的生产对耐火材料提出了更高的要求，除了要求长寿以外，还要求对钢水无污染；中国耐火材料企业的研发力量有待加强。不能仅仅作为一个加工基地；应注意可持续发展战略。如：矿山的管理、耐火材料的回收利用、环境友好耐火材料的使用；,3）存在的问题和

13、今后的发展,863计划新材料领域办公室近日向原中国建筑材料科学研究院下发了包括“水泥窑用环境友好碱性耐火材料”等8项课题的“863计划新材料领域课题验收结论书”。加上2003年年底通过国家科技部验收的两个课题，依托原中国建筑材料科学研究院并由其主持承担的“十五863计划课题全部通过验收。“十五”期间，以该院为第一承担单位的863计划课题共10项。其中，袁林教授主持完成的“水泥窑用环境友好碱性耐火材料”等课题得到专家的一致好评，验收评价等级为A。该院在研究过程中注重自主创新，在资源的节约和环境保护、提高经济增长的质量和效益方面，体现了以人为本，全面、协调、可持续的发展观，为863计划的组织实施做

14、出了贡献。其中“水泥窑用环境友好碱性耐火材料”课题针对新一代环保性碱性耐火材料，在组成设计、制备工艺和应用工程探索等方面开展了大量工作，研制的无铬耐火砖，避免了传统材料对环境的铬污染，已在水泥分解窑上使用近一年，性能大大超过国产直接结合镁铬砖，有望更广泛地取代传统的非环保性含铬砖，该课题已得到863计划滚动支持。,“十五”期间，全国耐火材料进出口贸易是改革开放以来发展最快，增幅最高的一个阶段。连年保持强劲的增长态势。到2005年底，进出口贸易总量598.29万吨，比2000年增长51.14，其中出口贸易量579.84万吨，比2000年增长47.53，进口贸易量18.45万吨，比2000年增长2

15、71.23，进出口贸易总额13.02亿美元，比2000年增长111.02。其中出口贸易额首次突破10亿美元，达11.45亿美元，比2000年增长112.04，进口贸易额1.57亿美元,比2000年增长103.90。并保持着87.94的贸易顺差。总体上看，全国耐火原材料进出口贸易经历了弱势到强势的发展过程，特别是“十五”期间，保持着强劲的发展态势。主要表现在贸易总额的增长，品种结构的优化，出口价格的稳定盘升等诸多方面。从20002005年的发展趋势看，有如下特点：,第三节、“十五”期间我国耐火原材料进出口,1.进出口贸易增势强劲。2005年全国耐火原材料进出口贸易总额13.02亿美元，比2000

16、年增长111.02。其中出口贸易额增长112.04，增长率为16.69。进口贸易额增长103.90。增长率为18.67。如下图：,20002005年全国耐火原材料进出口贸易额走势图（万美元）,2005年，进口贸易额1.57亿美元，只占进出口贸易总额的12.06，进口贸易量18.45万吨，只占进出口贸易总量的3.18。,2.出口品种结构优化，趋于合理 改革开放以来，全国耐火原材料出口是从耐火原料出口开始，多年来一直在耐火原材料出口贸易额中占较大比重。以2004年耐火原材料出口产品中附加值较高的耐火制品贸易额比重首次过半达53.08（2005年57.30）为标志。充分说明中国耐火材料工业无论是在品

17、种质量、工艺技术还是装备水平等诸多方面，都进入了一个新的历史发展阶段。,（1）20002005年全国耐火原材料出口创汇额增长率为16.69，其中耐火原料出口创汇额增长率为5.74，而耐火制品创汇额增长率高达33.01。比耐火原料创汇额增长率高27.27个百分点。如下图：,20002005年全国耐火原材料出口贸易额走势图（万美元）,（2）20002005年，全国耐火原材料出口量增长率8.91，其中耐火原料出口量增长率5.32。而耐火制品出口量增长率高达27.40，比耐火原料出口量增长率高22.08个百分点。如下图：,20002005年全国耐火原材料出口量走势图（万吨）,（3）耐火制品增势强劲 2

18、005年耐火制品出口量比2000年增长231.49，创汇额比2000年增长314.41。增幅分别比耐火原料高208.44和286.38个百分点。其中：碱性耐火制品 碱性耐火制品是耐火制品出口量最大的品种。2005年碱性耐火制品出口量占耐火制品出口总量的43.87。创汇额占耐火制品出口创汇总额的47.69。出口量比2000年增长187.81。创汇额比2000年增长235.30。20002005年出口量和创汇额增长率分别为23.87和27.44。比碱性耐火原料出口量和创汇额增长率分别高33.90和17.43个百分点。碱性耐火原料出口量呈负增长。增长率为10.03。如下图：,20002005年碱性耐

19、火原材料出口量走势图（万吨）,20002005年碱性耐火原材料出口贸易额走势图（万美元）,到2005年，铝硅质耐火制品出口量占耐火制品出口总量的27.66%。创汇额占耐火制品出口创汇总额的25.92%。其它耐火制品分别占20.37和21.55。硅质耐火制品分别占8.10和4.84。铝硅质耐火制品出口量比2000年增长426.43，创汇额增长542.99。其它耐火制品出口量比2000年增长133.66，创汇额增长305.53。硅质耐火制品出口量比2000年增长750.68，创汇额增长761.31。20002005年以上产品出口量和创汇额增长率分别为40.61和46.13、18.95和32.97、

20、74.22和70.12。如下图：,20002005年铝硅质、硅质及其它耐火制品出口量走势图（万吨）,20002005年铝硅质、硅质及其它耐火制品出口贸易额走势图（万美元）,碱性耐火制品出口贸易的稳步增长，其它耐火制品出口贸易的强势增长，高附加值耐火制品出口比例的大幅提高，使耐火制品在国际市场的份额逐步扩大。,3出口产品价格稳步盘升、进口价格逐步下滑。20002005年，全国耐火原材料出口贸易额增长率比出口量增长率高7.78个百分点。综合平均价格增长率8.09。其中耐火原料出口贸易额增长率比出口量增长率高0.42个百分点。综合平均价格增长率1.02，耐火制品出口贸易额增长率比出口量增长率高5.6

21、1个百分点，增长率4.62。如下图：20002005年耐火原材料出口综合平均价格走势图（美元/吨）,(1)耐火原料 20002005年耐火原料出口价格增幅较大的是出口量较大的烧结镁砂、电熔镁砂和耐火铝粘土。其中烧结镁砂出口贸易额增长率比出口量增长率高4.95个百分点（出口量增长率为3.57），综合平均价格增长率7.55。电熔镁砂出口贸易额增长率比出口量增长率高6.26个百分点，综合平均价格增长率5.92。耐火铝粘土出口贸易额增长率比出口量增长率高5.55个百分点，综合平均价格增长率5.24。如下图：20002005年烧结镁砂、电熔镁砂、耐火铝粘土综合平均价格走势图（美元/吨）,(2)耐火制品

22、20002005年耐火制品出口价格全面稳步增长。其中：碱性耐火制品出口贸易额增长率比出口量增长率高3.57个百分点，平均价格增长率3.21。铝硅质耐火制品出口贸易额增长率比出口量增长率高5.52个百分点，平均价格增长率4.97。其它耐火制品出口贸易额增长率比出口量增长率高14.02个百分点，平均价格增长率11.73。硅质耐火制品平均价格增长率3.09。如下图：20002005年耐火制品综合平均价格走势图（美元/吨）,(3)20002005年耐火原材料进口贸易额增长率比进口量增长率低15.51个百分点。综合平均价格增长率9.26。其中耐火原料进口贸易额增长率比进口量增长率低29.07个百分点，综

23、合平均价格增长率8.63。耐火制品进口贸易额增长率比进口量增长率低8.12个百分点，综合平均价格增长率6.01。特别是进口量较大的碱性耐火制品平均价格增长率9.14。2005年平均价格比2000年降低50.38。如下图：20002005年耐火原材料进口综合平均价格走势图（美元/吨）,2005年全国耐火原材料进口量首次呈现负增长，同比降低13.14。其中耐火制品进口量同比降低24.71，耐火原料进口量同比降低2.75。在进口的耐火制品品种中，除其它耐火制品同比增长0.62外，碱性耐火制品同比降低21.99，铝硅质耐火制品同比降低47.41，硅质耐火制品同比降低34.24。高附加值耐火制品出口贸易

24、的稳步增长，贸易额比例的不断扩大，出口价格的稳步盘升，进口量的不断减少，进口价格的不断下滑等都标志着“十五”期间我国耐火材料的品种结构调整成效显著，产品质量明显提高，与先进国家比差距进一步缩小，国际竞争能力明显增强。通过业内人士的共同努力，将势必导致由耐火材料生产和出口大国向耐火材料生产和出口强国的必然转变。,2006年是我国加入WTO过渡期中的“后过渡期”最后一年。非关税措施全部取消，关税降到终点，贸易权，分销权放开，将造成更加激烈的市场竞争局面。由于我国出口产品大多缺乏国际竞争力，加上政治因素引申到经贸领域，我国外贸出口遭受的贸易摩擦和贸易壁垒会有增无减。我国贸易摩擦已经由产品、企业等微观

25、层面延伸到政策、体制、行业等宏观层面。表现形式上除了传统的贸易之外，还会朝着环境保护、劳工标准、知识产权保护、技术要求等领域发展。2005年中国贸易顺差连创历史新高，外贸进出口同比增长了23.2，成为世界第三大贸易国。然而，巨额贸易顺差带来了外汇储备的超常规增长，极易引发贸易摩擦。这种长期维持的依靠数量、规模和价格优势的增长方式已日见弊端。为此，商务部提出2006年进出口贸易将促进从“规模导向型”向“效益导向型”转变。耐火材料进出口贸易也应从“数量效益型”向“质量效益型”转变，“规模效益型”向“技术、品牌效益型”转变。实施自主知名品牌战略，提高出口贸易附加值。“十一五”期间是我国耐火材料行业从

26、生产和出口大国向生产和出口强国转变的关键时期。随着贸易规则的变化。将面临着新的、更加严峻的挑战。在应对挑战的同时，应进一步提高产品的竞争能力，行业整体竞争能力和出口贸易中防御风险的能力。,1.继续坚持以产品品种结构调整为主线，坚持高起点，快起步，加速产品品种结构的调整。进一步开发、提高高技术含量、高附加值耐火制品的品种和质量，打造国际知名品牌，进一步缩小与先进国家的差距，提高产品的竞争能力。2.针对行业的生产集中度不高，小、多、散的问题没有得到真正解决。从提高行业整体竞争能力出发，引导一批优势企业形成拥有著名品牌，自主知识产权，有核心竞争力的大型企业集团，进一步提高行业的整体竞争力。3.从充分利用国际通行规则保护和发展自己的角度出发，加强系统学习和熟悉WTO的基本规则、运行机制、贸易救济措施等知识。尤其是重点出口企业要加强培养相关人才，在总结贸易摩擦工作的同时，进一步充实力量，完善制度，提高企业在进出口贸易中防御风险的能力。注：出口产品数量中不含高岭土。,