與雙碳目標、綠色發(fā)展、智慧制造、發(fā)展與安全等相關的系列政策將進一步驅動高溫工業(yè)科技創(chuàng)新，催生變革性高溫新技術不斷涌現(xiàn)，這將極大地推動耐火材料的科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)變革。此外，材料全生命周期碳足跡的核算，低碳綠色標準的建立，將使耐火材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)，同時也將更充滿機遇和活力。但總體來講，隨著高溫工業(yè)碳達峰目標實現(xiàn)和技術創(chuàng)新，耐火材料發(fā)展總的趨勢是量降質增。
從雙碳目標、低碳綠色高質量發(fā)展角度看，我國耐火材料產(chǎn)業(yè)存在著一些突出的問題。首先是耐火原料出口多，我國耐火原料出口在世界占比高，各品級鎂砂、碳化硅、棕剛玉、白剛玉等碳排放量很高；我國耐火材料產(chǎn)量第一，其中不定形耐火材料占比低，高能耗的普通硅磚出口量大，綠色高品質材料占比較低，產(chǎn)品結構需要進一步優(yōu)化；耐火材料制造以天然氣等化石能源為主，碳排放高；耐火材料制造過程能效與余熱廢熱利用率需要進一步提高；用后耐火材料再資源化利用率需要進一步提高。
在碳中和及所服務高溫行業(yè)新技術快速發(fā)展的背景下，耐火材料行業(yè)面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。碳達峰、碳中和不僅是技術的選擇，更是發(fā)展權、發(fā)展方式的變革，因此耐火材料產(chǎn)業(yè)必須貫徹節(jié)能減排、低碳綠色等新發(fā)展理念，堅持供給側結構性改革，研究原料去碳化、能源減／脫碳化、生產(chǎn)制造流程減碳化、進一步提高能效、提高碳匯能力等。雙碳目標的實現(xiàn)，政策法規(guī)脫碳化會逐漸加強，脫碳化立法，碳配額、碳交易、碳稅、碳負面清單、碳規(guī)劃等對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在短期內(nèi)從某種意義上將強過科技的進步，需要行業(yè)高度重視。
耐火材料行業(yè)要實現(xiàn)低碳排放、碳中和，還需要深度調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局與結構，不僅要靠近原料更要靠近市場，淘汰落后產(chǎn)能和高能耗裝備；發(fā)展低碳排放的可替代原料；開發(fā)高性能材料，提高壽命與功能，以減少資源和能源消耗；發(fā)展節(jié)能減排關鍵技術，使用非化石清潔能源，提高能源效率；優(yōu)化流程，推動智慧制造與綠色制造；抑制初加工原料、低端產(chǎn)品等高碳排放原材料的出口；發(fā)展碳吸收、碳消納的技術。
耐火材料行業(yè)科技創(chuàng)新的方向圍繞鋼鐵行業(yè)產(chǎn)品高端化、智能化制造的高質量減碳綠色發(fā)展，耐火材料科技創(chuàng)新應聚焦減量化，開發(fā)高性能、長壽化、輕量化的產(chǎn)品；聚焦功能化，開發(fā)利于高品質鋼生產(chǎn)及提高高溫工業(yè)的能效的材料；聚焦綠色環(huán)保，開發(fā)減污降碳、環(huán)境友好、生態(tài)化、可循環(huán)利用的耐火材料；聚焦材料部件化，提高耐火材料在線檢測和智能化水平。耐火材料科技應從材料組成、結構設計、制備技術與材料應用工程等方面思考。
一是原料的減碳化研究。要創(chuàng)新耐火原料制備流程，發(fā)展低碳排放的可替代原料；發(fā)展基于產(chǎn)物氣循環(huán)利用菱鎂礦、白云石礦的綠色煅燒和CO2富集與利用技術；發(fā)展低碳排放的新型加熱技術，提高原料制備效率；開展輕質高強微孔骨料、燒結原料替代電熔原料的系統(tǒng)研究；發(fā)展新型綠色無機結合劑，替代酚醛樹脂、瀝青等碳排放高的有機結合劑；發(fā)展綠色添加劑、減水劑等表面活性劑；基于循環(huán)利用的原料價值鏈創(chuàng)新，提高用后耐火材料的高質量循環(huán)利用比例；聚焦提高低品質原料綜合利用率；發(fā)展冶金渣等固廢替代耐火原料技術。
二是先進高溫材料的研究與材料部件化研究。開展結構功能一體化設計，開展從納米到毫米的跨尺度材料復合、梯度結構復合、層狀結構復合、表面改性等研究，實現(xiàn)材料的高溫力學性能、熱物理性、功能性最優(yōu)化調(diào)控；研究新型加熱技術用長壽命結構功能一體化高溫高透波長壽命爐襯材料、等離子加熱用高性能長壽命爐襯材料；垃圾焚燒及工業(yè)危廢無害化處理 裝備用耐火材料；發(fā)展節(jié)能減排關鍵技術，開發(fā)高性能長壽命綠色高溫隔熱材料，提高能源效率；聚焦新能源領域用結構／功能新材料，研究高效、長壽、綠色煤氣化用新型耐火材料，燃氣輪機用新型高抗熱震及高隔熱功能耐火材料；跨專業(yè)開展多學科交叉的創(chuàng)新，融合材料、高溫傳感器、雷達監(jiān)視與計算模擬等，使高溫材料模塊化、部件化，實現(xiàn)耐火材料服役在線監(jiān)控和服役壽命的最大化。
三是耐火材料評價與方法創(chuàng)新。耐火材料在高溫復雜服役環(huán)境下，熱、力與侵蝕介質耦合作用機制研究，建立服役失效模型和數(shù)據(jù)庫，開展服役壽命與服役行為預測的研究，為不同環(huán)境用新型高效耐火材料的研發(fā)提供依據(jù)；開展耐火材料關鍵性能如抗熱震性、抗?jié)B透性、抗侵蝕性、功能性等協(xié)同提升研究，基于材料化學與物理的組成與結構調(diào)控，梯度材料設計、微結構調(diào)控，結合熱力學模擬計算復合材料基因工程，進行新的高性能材料的設計與制備，并與實驗室高溫模擬驗證相結合，為研發(fā)服役行為優(yōu)良、長壽且可靠的系列綠色耐火材料提供基礎。
四是制備技術減碳化發(fā)展。開展含骨料復雜形狀耐火材料均勻成型研究及近終形制備，以解決耐火材料結構功能化、輕量化、復雜形狀材料制備的關鍵共性技術；研發(fā)定形制品成型新裝備，提高效率減少能耗；研發(fā)燒結新技術新裝備，如采用微波燒結技術、等離子燒結等新技術；耐火材料制造流程的優(yōu)化，減少工序能耗及工序界面熱損，推進智慧制造。
五是做好減碳基礎設施研究。耐火材料生命周期評估（ＬＣＡ）法、碳足跡噸 ＣＯ２ 排放的計算；企業(yè)碳排放核算與核查；核定行業(yè)碳排放總量；碳市場機制與碳管理；碳排放核算標準等行業(yè)低碳發(fā)展系列標準的制定等。這些均是提高用能效率、低碳綠色發(fā)展的基礎性工作，也是進入所服務行業(yè)的綠色通行證，對推動低碳技術發(fā)展和規(guī)范市場秩序具有主要作用。 這些基礎工作都在聚焦一個“立”字，在實現(xiàn)耐火材料全生命周期的綠色化、促進高溫行業(yè)實現(xiàn)雙碳目標中將發(fā)揮重要作用。