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焦爐爐門磚耐火材料

焦爐爐門磚耐火材料已由傳統(tǒng)的粘土質(zhì)、輕質(zhì)隔熱材料向耐火性能更好的堇青石、莫來石以及堇青石復合材料方向發(fā)展。爐門磚耐材除了要具備常規(guī)耐材性能外，還要具有比爐墻磚更好的耐火性能，包括抗熱震性能、較低的傳熱系數(shù)和密度、耐侵蝕及抗結碳性能等。

傳統(tǒng)的粘土磚

傳統(tǒng)粘土磚價格便宜、強度高，是早期焦爐耐火材料的主要選擇。粘土磚導熱系數(shù)相對較高，一般在1～1.28W/(m·K)范圍內(nèi)，保溫效果相對較差;且粘土磚內(nèi)氣孔相對較多，熱膨脹性明顯，抗熱震性不好，使用壽命偏低。目前，國內(nèi)外焦爐爐門磚已不再將粘土質(zhì)作為首選材料。

輕質(zhì)隔熱材料

輕質(zhì)隔熱材料導熱系數(shù)低、密度小。20世紀90年代，國內(nèi)某些焦化廠開始采用輕質(zhì)磚代替?zhèn)鹘y(tǒng)粘土磚。濟鋼焦化廠曾采用聚輕質(zhì)爐門磚取代原粘土爐門磚，爐門磚導熱系數(shù)明顯變小，爐門磚減薄50mm后爐門表面溫度降低20℃以上，爐頭熱損失降低，機焦側(cè)爐頭焦炭質(zhì)量得到改善。宣鋼焦化廠曾采用輕質(zhì)漂珠磚代替粘土、堇青石襯磚，機焦側(cè)爐門磚重量分別減輕0.58t、0.65t，且由于輕質(zhì)漂珠磚導熱系數(shù)低，爐頭溫度顯著提高30℃左右，在降低煉焦耗熱量的同時節(jié)省了加熱煤氣的用量。

輕質(zhì)材料除了自身質(zhì)量較輕外，還包含有氣孔，但是顯氣孔過多容易致使煉焦過程中煤焦油、碳素等滲透至磚孔隙中，降低耐火材料的耐蝕性能。為此，武漢科技大學曾研究了氣孔結構參數(shù)與輕質(zhì)磚熱導率的關系，結果表明，添加漂珠可顯著增加輕質(zhì)磚的閉氣孔，但開氣孔變化不大，輕質(zhì)磚的熱導率隨著總氣孔率的增大呈指數(shù)關系減小，小于150μm范圍內(nèi)的氣孔與熱導率的相關性最好。為了克服聚輕質(zhì)爐門磚強度低的問題，加強型聚輕質(zhì)爐門襯磚被研發(fā)與使用。

堇青石

堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)屬鋁鎂硅酸鹽礦物，耐火材料中的堇青石一般均為人工合成。堇青石具有較低的熱脹系數(shù)、較小的熱導率，同時又有較強的抗壓能力，是目前焦爐爐門磚上最常用的耐火材料之一。

早期的堇青石一般由工業(yè)氧化鋁、粘土、高嶺土、滑石、鋁礬土、焦寶石等合成。堇青石具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，但其高溫荷重性能相對較差，為了更加完善堇青石的高溫性能，目前研究較多的是堇青石復合型材料，包括堇青石-莫來石復合材料、粘土-熔融石英、鎂鋁尖晶石-堇青石復合材料、莫來石-氧化鋁復合材料等，這些耐火材料的性能明顯優(yōu)于堇青石材料。

隨著高爐大型化以及富氧、噴煤等技術的發(fā)展，高爐用焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定成為了制約高爐穩(wěn)定順行的關鍵因素。焦爐爐門磚的保溫效果、壽命直接影響焦爐機、焦兩側(cè)焦炭的質(zhì)量;焦爐操作機械化、自動化要求爐門磚長壽化;加之環(huán)保標準愈加嚴格，以往焦爐爐門冒火、冒煙現(xiàn)象勢將遭到杜絕。因此，焦爐爐門磚不僅要有良好的耐火性能，還要具有保溫效果好、耐侵蝕、整體性能穩(wěn)定等特點。