鋼鐵業(yè)廢棄耐火材料的應(yīng)用

高小武

摘 要：在鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營中，耐火材料是鋼鐵冶金行業(yè)中廣泛使用的重要輔助材料。而隨著我國工業(yè)化規(guī)模的擴(kuò)大，鋼鐵企業(yè)對耐火材料消耗總量和質(zhì)量要求逐年提高，同時廢棄耐材的產(chǎn)生得不到完全回收利用，給環(huán)境也造成了污染。因此，鋼鐵業(yè)如何加強對廢棄耐火材料的回收應(yīng)用，不但可以大幅度降低耐火材料的新料消耗，也是降低了企業(yè)對環(huán)境保護(hù)的費用投入。本文通過對鋼鐵業(yè)廢棄材料應(yīng)用現(xiàn)狀的梳理，深入分析了我國鋼鐵業(yè)在廢棄耐火材料實際應(yīng)用方面的工藝流程，并提出了一些提高廢棄耐火材料利用率的建議和措施。

關(guān)鍵詞：廢棄耐火材料;鋼鐵業(yè);回收應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.004

1 鋼鐵業(yè)中廢棄耐火材料的應(yīng)用現(xiàn)狀

耐火材料在鋼鐵業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，冶金工業(yè)或建材生產(chǎn)企業(yè)都需要大量采購高溫作業(yè)所需的耐火材料來保障生產(chǎn)的持續(xù)進(jìn)行。而在鋼鐵企業(yè)各個生產(chǎn)工序中，都會帶來大量的廢棄耐火材料的產(chǎn)生，如鋼鐵冶煉中爐窯的日常修理和鐵水罐、鋼包中的中修、大修拆除的廢棄耐材。一般而言，鋼鐵企業(yè)多數(shù)會采用填埋法對這些廢棄耐火廢材進(jìn)行處理，而隨著鋼鐵產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和節(jié)能環(huán)保的建設(shè)要求，鋼鐵業(yè)中廢棄耐材在經(jīng)過挑選、分類和特殊的工藝處理，可以重新形成高價值的耐火原料，進(jìn)行綜合開發(fā)和循環(huán)再利用，不但有利于促進(jìn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)的經(jīng)濟(jì)循環(huán)，還可以節(jié)省材料和能源，減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)流失。目前，我國耐火材料的年產(chǎn)廢棄物總量不斷攀升，這些廢棄耐材既導(dǎo)致了大量的資源浪費，增加了鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)和處理成本，也會對環(huán)境造成污染。隨著鋼鐵成本的壓力不斷加大，廢棄耐火材料的回收再利用得到鋼鐵企業(yè)的重視，通過對已經(jīng)廢棄的耐火材料進(jìn)行工藝技術(shù)上的加工處理，可以得到新的具有工業(yè)價值的新產(chǎn)品。

2 廢棄耐火材料的應(yīng)用加工

陜鋼集團(tuán)作為西北地區(qū)年產(chǎn)1000萬噸的大型鋼鐵集團(tuán)，致力于打造西部地區(qū)一流的鋼鐵材料供應(yīng)商，每年消耗的耐火材料數(shù)量巨大，除部分實行噸產(chǎn)品費用承包以外，集團(tuán)內(nèi)部還設(shè)有耐火材料生產(chǎn)加工企業(yè)，對部分廢棄耐材進(jìn)行篩選、回收再利用。目前，對廢棄耐火材料回收利用工藝流程如圖1。第一步就是要對廢棄耐火材料進(jìn)行材質(zhì)分類篩選，在大量廢棄耐火材料的回收處理中，這些廢棄耐火材料大致由三個方面的流向：一是部分廢棄耐材直接作為廢棄垃圾進(jìn)行處理;二是通過清洗、水化處理等去除廢棄耐材的雜質(zhì)粘附或變質(zhì)部分，對部分拆除的耐火材料直接進(jìn)行利用;三是在對廢棄耐火材料進(jìn)行殘渣清理和化學(xué)處理后，可以對另一部分的廢料進(jìn)行挑選分類進(jìn)行生產(chǎn)回收，通過殘磚、耐火澆注料殘襯的加工流程得到初步的制品原料，再將原料作為顆粒材料來進(jìn)行加工使用。這些廢棄耐材的應(yīng)用方法雖然能夠解決部分的環(huán)保問題，取得一些經(jīng)濟(jì)效益，但也使得制品的質(zhì)量大大降低，因此，在廢棄耐火材料的應(yīng)用加工中，更一步的應(yīng)用方法是對廢棄耐材進(jìn)行工藝技術(shù)上的再生產(chǎn)的綜合加工利用，比如通過添加新的耐火材料生產(chǎn)原料，利用耐材生產(chǎn)技術(shù)合成新的材料，或是進(jìn)行物質(zhì)的提純處理，再或是將廢棄耐材進(jìn)行微粉或納米粉加工，使其能夠在燒結(jié)等其他工序生產(chǎn)中作為熔劑更為充分的應(yīng)用。在廢棄耐火材料的應(yīng)用過程中，鋼鐵行業(yè)應(yīng)該努力開發(fā)研究新的廢棄耐材利用方式，提升廢棄耐材的應(yīng)用價值，從而達(dá)到提升廢棄耐材利用率和廢材零排放的目標(biāo)。

目前，陜鋼集團(tuán)對回收的耐材主要進(jìn)行了兩種再利用方式的探索：（1）分類揀選后的含雜很少的回收料直接按照粒度分類進(jìn)行配料加工，和同類原料進(jìn)入生產(chǎn)程序。（2）分類揀選后含雜較多的進(jìn)行再篩分，磁選除鐵后降級使用。例如對于難分選的鐵溝澆注料，在回收后進(jìn)行破碎除渣，磁選等工藝后將回收料通常降低用作渣溝料或作為高爐鐵口炮泥制作用原料，效果很好，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 鋼鐵業(yè)廢棄耐火材料的應(yīng)用探索

3.1 廢棄耐火材料應(yīng)加強分類回收

鋼鐵行業(yè)中的廢棄耐火材料種類眾多、成分復(fù)雜，為了使不同的廢棄耐材都能得到最大化的合理利用，需要根據(jù)廢棄耐材化學(xué)性質(zhì)、生產(chǎn)方式以及供貨形態(tài)不同來進(jìn)行分類研究。鋼鐵企業(yè)通過統(tǒng)一回收廢棄高鋁磚、爐墻砌筑用的鎂磚、鐵水罐口用的滑板、鐵合金冶煉爐體廢棄澆注料、鋼包澆注料等，將各種廢棄耐火材料進(jìn)行分揀碎篩，按氧化鎂系、氧化鋁系、含碳系、不含碳系等分別回收，并對混入的異種材料或鐵片，還須通過磁選等方法將其分開。大致可以形成廢鎂碳磚、廢鋁鎂碳磚、廢鋁碳化硅磚、廢鎂磚、鎂鉻磚、廢高鋁磚（含莫來石及剛玉質(zhì)磚）等不同的材料制品，這些制品可以直接用于鋼鐵企業(yè)個廠的生產(chǎn)材料需求。

3.2 應(yīng)按配比添加新的耐火材料

鋼鐵業(yè)廢棄耐火材料在經(jīng)過篩分后，還可以配比混合新的耐火材料進(jìn)行深入再回收加工，再通過擠壓成型、熔鑄成性或澆筑成型等生產(chǎn)方式，加工成新的耐火材料制品，從而滿足其他工序使用耐材的不同需求，降低鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中的耐材制備成本。目前，在材料的配入法方面，已進(jìn)行了相當(dāng)豐富的探索，并且在再生致密耐火骨料方面，以及利用化學(xué)試劑對再生骨料進(jìn)行分離等方面都取得了一定的成果，使得諸多類型的廢棄耐火材料都能夠通過配入新材料進(jìn)行全面的再回收應(yīng)用。但在未來的發(fā)展過程中，還需要進(jìn)一步推進(jìn)廢棄耐火材料的綜合應(yīng)用，提高再生制品的附加值和工藝水平，從而使得廢棄耐火材料的應(yīng)用范圍更加廣泛，減少對耐材固體廢棄物對環(huán)境的污染。

3.3 提升廢棄耐材的再生技術(shù)

大量的實踐表明，提高廢棄耐火材料技術(shù)工藝和應(yīng)用水平，一方面，能夠提高廢棄耐材再生制品抗侵蝕、耐磨損等特性，有效提升廢棄耐火材料再生產(chǎn)的質(zhì)量，降低耐火材料的損耗，起到優(yōu)化廢棄耐材回收利用的作用;另一方面，還可以使其在高爐煉鐵、鐵水預(yù)處理、爐外精煉以及轉(zhuǎn)爐煉鋼等工作中被廣泛地應(yīng)用，不但降低了生產(chǎn)風(fēng)險，還有效提升了鋼鐵冶金的產(chǎn)量和質(zhì)量。因此，要加強廢棄耐火材料在鋼鐵業(yè)中的應(yīng)用，不僅需要對各類耐材進(jìn)行分門別類的綜合利用，還需要重視廢棄耐火材料的再生技術(shù)，對不同品種的耐火澆注料殘襯進(jìn)行技術(shù)工藝上的加工應(yīng)用。如CTG-2A 主溝接頭搗打料、煉鋼防濺罩鋁碳磚、CAS浸漬管中部等綜合再生利用技術(shù)，能夠有效提高不同廢棄耐火材料的高附加值產(chǎn)品性能，使廢棄耐火材料的綜合再生利用可以完全滿足鋼鐵行業(yè)的工藝要求。

3.4 廢棄耐材處理的難點

目前存在的問題：（1）回收廢棄耐材破碎、篩選、磁選設(shè)備還不成熟，僅限于部分耐材的破碎、篩選和回收利用，廢棄耐材達(dá)不到100%的回收利用;（2）回收人工成本高。耐材本身硬度大，加之生產(chǎn)過程中的高溫侵蝕，形成了復(fù)雜的有機和無機化合物，破碎、篩選費事費力，生產(chǎn)效率低下，同時因為對材料的特殊要求，必須保持干燥，破碎過程不可避免的會出現(xiàn)揚塵，需要對人員和環(huán)境投入大量的除塵等設(shè)備設(shè)施，造成環(huán)保成本升高。（3）鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)節(jié)奏緊張，回收困難。對廢棄耐材進(jìn)行拆除和回收只能在生產(chǎn)檢修間隙進(jìn)行，同時還須對受損設(shè)備進(jìn)行及時的耐材修復(fù)，工作現(xiàn)場環(huán)境交織，經(jīng)常受檢修時間限制，造成廢棄耐材直接被清理，給回收工作帶來影響。

4 結(jié)束語

綜上所述，廢棄耐火材料作為一種可再生利用資源，能夠有效降低鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)成本，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)和鋼鐵企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，從而提高鋼鐵產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。目前，廢棄耐火材料在鋼鐵業(yè)中的應(yīng)用已具備了一定的規(guī)模，如廢鐵溝料、廢鎂碳磚都逐漸得以綜合型的回收利用。同時，在鋼鐵業(yè)的未來發(fā)展中，還應(yīng)最大限度地提高對廢棄耐火材料的應(yīng)用和再生利用，不斷提升以廢棄耐火材料為原料生產(chǎn)的高附加值鋼鐵產(chǎn)品，進(jìn)一步開拓廢棄耐火材料的其他應(yīng)用方式。

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