无水炮泥最新研究进展与探讨
我国是一个产铁大国，有炼铁高炉上千座，炉容也大小不一。随着炼铁技术的不断发展，高炉纷纷采用精料技术、高风温技术、高压操作技术、喷吹燃料技术、富氧大喷煤技术等强化冶炼技术进行冶炼，这样必然造成对铁口用无水炮泥的质量性能要求越发严格。特别是近几年为了满足高炉安全生产及环境要求，无水炮泥已经由单纯的消耗材料向功能性材料转变，愈加使得科技工作者及工程技术人员对无水炮泥的材质、质量及性能方面进行研究与探讨。
国内外无水炮泥研究进展
1.国外无水炮泥研究进展
国外无水炮泥的发展比较注重炉前操作水平，以充分发挥无水炮泥的性能。无水炮泥在国外发展迅速，不仅在原料使用上利用优质人工合成原料，同时也注重新型结合剂和添加剂的使用，而且也有专门针对无水炮泥的研究机构，如美国的伯利恒公司，法国的TRB公司(布洛涅耐火泥料公司)，乌克兰的耐火研究所，日本的川崎、新日铁等。起初国外的无水炮泥所用的结合剂为焦油结合剂，但这种无水炮泥在高炉铁口开口过程中易产生烟雾，污染环境同时还影响炉前操作人员的身心健康。在此基础上国外开发出了以树脂为结合剂的无水炮泥，这不仅消除了以焦油为结合剂的缺陷，而且堵口后快速硬化，降低炮泥消耗量，大大提高了无水炮泥的性能。
国外一些研究者在无水炮泥用结合剂上进行了大量的研究，如SchutzJ等人研究了一种焦油与树脂混合的结合剂系统，制得的无水炮泥在应用过程中具有较好的塑性、硬化性能及质保期较长等特点。LisaJ.Wells等人研究了无水炮泥中结合剂酚醛清漆树脂和六甲基四胺的反应情况,而且在其他原料应用上进行了深入的研究。V.G.Ovsyannikov等人在无水炮泥中加入氮化硅—铁含量方面进行了深入的研究。同时国外的一些研究者通过对炮泥的热计算评价了其热导率，得出炮泥从室温到1200℃时热导率，用以指导无水炮泥的结合剂配比选择。还有一些研究者还对炮泥性能、粒度分布、施工方法和高炉炉况之间关系进行了研究。
2.国内无水炮泥研究进展
国内无水炮泥的研究由于受客观条件的限制，研究起步比较晚，但发展迅速，上世纪50年代才开始研究无水炮泥，到80年代才开始全面推广无水炮泥。另外，无水炮泥在使用中也有一个不断改进完善的过程。国内不少炼铁厂在无水炮泥的改进方面做了许多有益尝试，研制了多种类型的无水炮泥，如宝钢在无水炮泥使用上做了大量的工作，其研制的TA-4型无水炮泥日均出铁次数从原来的15次下降到11次，平均每次出铁时间从90分钟延长到140分钟左右。
上世纪末期国内越来越多的研究者开始研究无水炮泥。北京科技大学陈俊红等人利用北京科技大学自主研发的耐火原料氮化硅—铁，研究了无水炮泥中加入氮化硅—铁对其高温抗折强度及抗高炉渣侵蚀的影响。中国地质大学的黄朝晖等人研制了一种Fe-silaon和Fe-Si3N4/TiN复合材料，并加入到无水炮泥中进行抗渣实验得到了较好的效果,武汉科技大学的聂建华等人研究了高吸油树脂和焦炭对无水炮泥塑性的影响，研究认为加入高吸油树脂能够提高无水炮泥的塑性稳定性，加入焦炭(1-0mm)对无水炮泥的塑性影响不大。邱龙海等人研究了矾土均质料对无水炮泥性能的影响，研究表明利用矾土均质料的成分均匀、性能稳定、致密度高等特点制得的无水炮泥稳定性较好，并成功在大中型高炉上进行应用。李军希通过研究无水炮泥与有水泡泥在埋碳条件下经110℃×24h、900℃×2h处理，以及通氮气条件下经1500℃×2h煅烧后物理性能的对比得出了无水炮泥常温性能均优越于有水泡泥。朱厚亮等人研究了环保型结合剂对无水炮泥的性能影响，重点对结合剂的加入量对马夏值的影响及结合剂固定碳含量对无水炮泥热处理后物理性能的影响等进行研究。除上述研究外也有一些研究者对炮泥在高炉堵铁口实际应用中也有相应的研究。
无水炮泥今后研究方向探讨
今后无水炮泥的研究基础还是以铝—碳化硅—碳体系为基础、有机物作为结合剂进行研究调配，目的是为了提高无水炮泥的抗渣侵蚀性能，提高高炉出铁时间，减少高炉出铁次数。但研究的方向大致有这么几个方面：
1.环境友好型
目前我国对环保要求越来越严格，尤其对炉前这样一个环境极为复杂的平台，怎样做到高炉铁口开口出铁时不产生烟雾、不污染或者少污染环境，以及减少有机致癌物对人体身心健康的影响是无水炮泥今后研究的一个重中之重。无水炮泥的环保性主要体现在结合剂的选择上，现有的无水炮泥结合剂大部分使用的是煤焦油或者蒽油及沥青，这些结合剂大部分属于复杂的稠环芳香烃类物质，在高温下极易散发异味、黄色烟雾和有机致癌物，对环境及人体身心健康影响较大。为了改善无水炮泥在应用过程中对人体身心健康及环境的不利因素，研究者已经开始研究利用酚醛树脂或者改性酚醛树脂作为无水炮泥的结合剂。但树脂型无水炮泥也有其自身的缺陷，如硬化快、不易延长铁口深度等，目前国外已开发出新型炮泥结合剂，如日本新日铁研究的一种炮泥结合剂、德国CARBOREST60炮泥专用含碳树脂结合剂，但上述两种结合剂售价比较高，对炮泥的成本控制不利。今后在环境友好型炮泥研究方面，科技人员还需要进一步的深入研究。
2.实际应用型
随着高炉冶炼强度的增大，新的无水炮泥使用问题会不断出现，这就要求研究者根据现场的实际情况来实时研究改进无水炮泥的使用性能，无水炮泥在使用过程中大致会有这几个方面的问题需要研究者去研究探讨：一是高炉开口困难，无水炮泥烧结强度大，开口时破坏铁口结构；二是出铁时，铁口扩径过快，影响出铁制度及出铁时间，铁口维护困难；三是适应性差，新旧炮泥结合不好，易产生断漏问题；四是体积稳定性及潮泥现象，无水炮泥堵口后需要一定的干燥时间，否则开口时易产生潮泥现象，但干燥过程对炮泥的体积稳定性又是一个考验。如何做到上述问题在实际应用中不产生或者少产生也是众多研究者需要重视研究的方面。
3.质量成本控制型
无水炮泥质量及成本的控制主要表现在原料、水分、粒度及制造过程的控制。未来几年，特别是特大型高炉强化冶炼后，对无水炮泥的要求会进一步提高，在适应新的冶炼要求的情况下如何做到无水炮泥在配制过程兼顾经济因素也是研究者需要重视的课题。
4.新型炮泥的研制型
新型无水炮泥的研制是研究者从来没有放弃的研究方向，目前研究者在新型炮泥研制过程中对碱性炮泥的研制及应用、硅质炮泥的研制及应用等新型无水炮泥给予了充分的重视。
综上所述，可以得到以下结论：随着高炉大型化，强化冶炼技术，无水炮泥的研究发展必须结合实际应用，减少环境污染，同时通过技术创新，找到具有经济合理的无水炮泥。在新产品开发应用上积极拓展思路，通过配方合理调配，优化结构设计，以获得使用性能更好、更稳定的新型无水炮泥。
