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1、 用后耐火材料的处理钢铁行业是耐火材料消耗的大户，据报道，2004年全国钢铁企业耐火材料消耗量约为 900多万t，用后耐火材料为400万t以上。这不仅导致资源的浪费，同时带来环境的污染。其对环境的污染主要有以下几种方式：粉尘、结晶二氧化硅的矽肺病，氧化锆原料的放射性，Cr6 的致癌性，耐火纤维和石棉的致癌性，沥青和树脂挥发分的污染l121。由此可见，若对用后耐火材料进行再生利用，不但可以生产优质的不定形耐火材料，还能再生出优质的定型产品以及其他材料。这不仅节约了国家的矿物资源和能源，也减少了环境污染、大大降低耐火材料的成本和炼钢成本。因此，对用后耐火材料的再利用，不但对提高企业和社会效益有重要
2、意义，也是利在当代，功在千秋的大事。国内耐火材料生产企业一般根据需要从钢厂以低价回收废旧耐火材料，经拣选、去除用后耐火材料表面夹杂物、渣、氧化层等侵蚀部分后，破碎加工成一定粒度后分品种使用。有的以一定比例进人生产线，生产一些定形或不定形耐火材料产品，有的作为造渣剂、溅渣调节剂、掺和料等的替代料。 1.选择AOD炉的白云石废砖替代CaO作电炉不锈钢冶炼造渣剂，不仅达到了取代的冶炼效果，同时，起到了抑制耐火砖中MgO 熔损的作用. 2.从用后耐火材料高附加值循环再生利用的角度出发，选择MgOC、MgO废砖作为主要原材料制备再生耐火砖，并在电炉上热负荷较低的部位得到成功的应用. 3.以废砖为主要原材
3、料MgO质不定形耐火材料和Al2()3质捣打料，并成功地应用于钢包热负荷低的部位和非严重侵蚀的部位. 4.多家钢铁厂研究了滑板的再利用工艺，采用表面打磨、浇注料浇注复原的方法、圆环镶嵌法，使修复后的滑板达到了新滑板相同的使用效果. 5.但用后耐火材料如何处理才能成为较高附加值资源的报道较少，可能都处于保密阶段。 6.用后镁碳砖贴补转炉和电炉炉衬，以降低耐火材料的消耗.。但是这种粗糙的利用，显著降低了产品的性能和用后耐火材料的资源价值，给使用效果带来不利的影响，同时，也影响了用后耐火材料再生利用的经济效益和社会效益。 7. 目前美国每年综合利用废弃耐火材料约100万t，再生产品主要应用在以下方面
4、：脱硫剂、炉渣改质剂(造渣剂)、溅渣护炉添加剂、铝酸钙水泥的原料、耐火混凝土骨料、铺路料、陶瓷原料、玻璃工业用原料、屋顶建筑用粒状材料、磨料、土壤改质剂及再生原来的耐火产品等。 8.，采用了管理和技术双轨并进的方法：管理上，用后耐火材料集中分类管理，耐火材料新品采购中采用“环保定单制” 你只有用了我的“再生料”你才可能拿到我的定单；技术上，采用系统设计、统筹规划、单项研究的方法，成熟一个使用一个，循序渐进，不断累积。结语： 用后耐火材料作为廉价的再生资源已得到世界各国充分认识，并在一些技术先进的国家得到了长足的发展。通过使用廉价的用后耐火材料资源，显著地提高了企业的经济效益；同时，通过减少废弃
5、和提高资源的重复利用，不仅为绿色环保做出了贡献，也产生了显著的社会效益。随着用后耐火材料再利用技术研究的不断发展，用后耐火材料的科技含量、附加值和再利用率将迅速提高，并逐步向“零”排放目标迈进。综合国内外用后耐火材料技术研究现状，可得如下结论： (1)用后耐火材料是一种“可再生的资源”，通过相应的技术手段加以综合利用，不仅可减轻对环境的污染，而且还具有可观的经济效益； (2)用后耐火材料的分类回收有利于用后耐火材料的再生利用和附加值的提高； (3)通过有效的技术手段，以用后耐火材料作为原料生产出的再生耐火材料理化I生能可以达到甚至超过新耐火材料； (4)如何提高利用用后耐火材料的比例、稳定和提
6、高再生材料的技术含量与附加值，实现用后耐火材料的“零”排放，将是一项长期任务。绿色耐火材料的理念与实践 在全球大力提倡环境保护和发展低碳经济的形势下, 发展“绿色耐火材料”势在必行, 是关系到我国当前和今后耐火材料行业可持续发展的重要发展战略。耐火材料是高温工业的重要基础材料。在全球大力发展低碳经济形势下, 实现高温工业的“绿色化” 与耐火材料工业自身的“绿色化” 不无关系。我国在耐火材料总产量和品种数量上居世界之首。但就“绿色度” 而言, 差距却甚多甚大。表现在诸如炼钢耐火材料的平均比消耗高出国际先进水平一倍以上; 高性能、长寿命产品比例少; 质量稳定性欠佳;技术附加值不高;能耗高; 环保和
7、公害问题;使用过程中的有害;某些原料资源短缺等。 绿色耐火材料的理念概括为:品种质量优良化, 资源能源节约化, 生产过程环保化, 使用过程无害化。开发节能型、利废型、保健型、生态型的耐火材料。 具体措施：1.大力发展不定形耐火材料 同烧成的定形耐火材料比, 不定形耐火材料因具有生产工艺简单, 生产周期 短, 从制备到施工的综合能耗低, 可机械化施工且施工效率高, 可通过局部修补并在残衬上进行补浇而减少材料消耗, 适宜于复杂构形的衬体施工和修补, 便于根据施工和使用要求调整组成和性能等优点, 不定形耐火材料由于交货时无需烧成, 即使是预制件也只需在较低温度热处理即可, 因此符合低碳经济和绿色耐火
8、材料的理念。 1.1预制件化 用浇注料做成的各种预制件因具有以下优点, 不需在现场浇注施工, 只需拼装组合, 使筑衬简化, 也省去了现场对施工机具所做的准备 由于在交货时已经完成了浇注、养护、干燥和烘烤步骤, 为用户节省了大量时间, 可加快设备周转率和利用率 施工可以不受环境或季节条件的限制, 而浇注料在某些地方盛夏和隆冬时节无法在自然条件下现场施工, 除非采取人为措施采用浇注料可以制成各种大小不同, 形状各异的预制件, 适合制作机压成形难以实现的大型和异形构件,1.2用户友好化与定形耐火材料相比, 不定形耐火材料的品种繁多, 给技术研究和生产应用都会带来一定的麻烦, 开发配方简单但普适性更强
9、的产品也符合“ 用户友好” 的理念。因此, 品种多样化, 研究开发普适性强且应用范围广的新品种必将受到用户欢迎。1.3高性能化与发达国家耐火材料的发展水平相比, 目前我国耐火材料虽总量不小, 但产品结构不合理, 产品质量欠稳定; 低端产品比例高, 而高性能、功能化和环境友好型的高端产品比例少。面对这样的现状, 加速开发高技术含量、高附加值的不定形耐火材料, 是进一步提高不定形耐火材料在整个耐火材料中比例的关键。用浇注成形方法制备原位非氧化物复合功能性耐火材料, 是不定形耐火材料实现功能化、高性能化的重要途径。因为采用浇注成形方法不仅可以获得紧密堆积, 而且拌和料中加入的水蒸发后形成气孔通道,
10、有利于气相参与的碳化或氮化原位反应的进行, 有利于提高非氧化物转化率, 得到非氧化物网络发育较好、结构更合理的复合材料。1.4使用环节高效化(l) 粉尘抑制剂。在混料过程中, 出现粉尘不仅恶化工作环境, 对工人健康不利, 还会造成施工延误, 而且粉尘的散失意味着浇注料中一些重要组分的散失, 对性能亦有害。目前可以在混料时添加粉尘抑制剂解决此问题。( 2) 物料的混合性和流动性。减少混料时间是保证浇注料可工作时间和加快施工的途径之一, 可通过减少物料润湿时间和添加剂起作用时间得以实现。( 3) 养护和烘烤制度。尽量缩短养护时间甚至去掉养护工序, 实现快速烘烤或免烘烤, 减少烘烤过程中各温度段的保
11、温时间, 降低对作业现场烘烤装置的要求, 这些都是改进方向。2 大力发展资源节约型耐火材料.2.1 原料、制品性能应与使用要求合理匹配2.2 天然原料的直接应用 但如何控制好生料在加热过程中的反应并加以利用来改善改善浇注料的某些性能如抗爆裂性、热态强度、抗热震性等仍需要大量的科研工作。2.3 用后料的回收再利用 到“零排放” 的理念为“3 R” 即R ed uee 、Re use 和R ec y le。“Reduce” 指降低耐火材料的消耗, 比如减少工业窑炉内衬工作负荷, 增强内衬的耐久性;“Reuse” 指重复使用处理过的废旧耐火材料作为制作窑炉内衬的辅助原材料, 或用作造渣剂等; “Re
12、c yl e 指用处理过的废旧耐火材料作为生产窑炉内衬的原料。3 大力发展能源节约型耐火材料3.1 微孔轻质原料的合成根据传热学原理, 轻质料的“微孔化” 是实现高隔热性能和高强度相统一的有效途径。气孔以微细化、球形化和闭孔化为最佳, 可以大幅降低材料内部的对流传热效果, 从而起到更好的隔热与保温作用。3.2 高性能轻质浇注料3.3 不烧砖 定形耐火制品的主体为耐火砖。按照高温(通常1 00 以上) 烧成与否, 又可以分为烧成砖和不烧砖。后者不经高温烧成, 多数经过较低温度烘烤即可投用, 因而节能。而且和不定形耐火材料类似, 其体系内也存在不平衡相, 在使用中会发生如相变、分解、化合反应,如设
13、计利用得好, 可实现原位耐火材料的效应而有利。3.4 生产过程的节能努力降低成型耗能;降低需高温烧成产品的烧成温度;推行高效燃烧技术, 提高燃烧效率;推广使用新型的轻型窑炉, 提高窑衬的保温效果,减少热损失;降低窑衬、窑车的蓄热, 提高余热的综合利用率等。4 大力发展环境生态友好型耐火材料4.1生产过程的无害化 耐火材料生产中的破粉碎、混练和成型等工序均存在一定量粉尘和噪音。与国外先进企业相比, 国内许多耐火材料企业的除尘保护意识和措施不够, 尤其是生产硅砖的企业, 若防护措施不足, 易产生矽肺病。降低粉尘污染, 改善工作环境的主要措施有湿式作业、密闭尘源、加强防护等。 耐火材料生产中浸油等工
14、序会产生对人体健康不利的有害气体。国外值得借鉴的处理措施有隔离作业和负压作业。 对余热要尽可能加以利用。有研究表明 耐火原料锻烧和耐火制品烧成时若不采取任何热量回收措施, 烟气离窑所带走的显热约占窑炉全部热量支出的35 % 一40 %。可见, 烟气余热利用是一项十分重要的能量回收工作, 否则既浪费热量, 又造成环境恶化。4.2 原材料的无害化 4.3用中和用后的无害化耐火材料使用过程中和用后耐火材料的无害化涉及三个方面, 即:对人体无害, 对环境无害, 对所接触的高温熔体质量的无害。4.3.1 耐火材料的无铬化含铬耐火材料因抗热震性改善、抗渣性优良等特点而广泛应用于钢铁、水泥、玻璃、色冶炼等工
15、业高温窑炉内衬。但含铬耐火材料在碱性环境和氧化气氛下使用时会生成水溶性的,且能毒害人畜并致癌的六价铬等有害化合物, 不仅严重污染环境, 而且危害人身健康。因此, 世界各国的含铬耐火材料用量急剧下降。镁铬砖在欧美国家水泥窑烧成带使用已受限。因此, 无铬耐火材料的开发对我国实现耐火材料的环境生态友好发展具有重要的意义。目前, 耐火材料的无铬化已在各个应用领域开展, 且研发的侧重点不一。二次精炼用镁铬砖的取代主要集中在M g o 一A L O3一Ti oZ 系3 和M go 一zr oZ 系【l 上目前水泥回转窑用无铬砖有白云石砖、镁尖晶石砖、铁尖晶石砖以及镁钙错系等。其中铁尖晶石砖是由R H I 公司最新提出的水泥窑用无铬耐火材料, 具有韧性好、可挂窑皮等优良性能, 但存在抗水泥熟料侵蚀性差等问题。4.3.2 耐火陶瓷纤维的无害化传统的硅酸铝耐火纤维存在的问题在于人体吸入后不可降解, 从而对人体有害, 在一些发达国家已受到越来越大的使用限制, 欧盟已将其列为二类可能性致癌物质。因而发展新型隔热材料以取代传统的硅酸铝耐火纤维已成为必要。生物可溶性耐火纤
