《鋼鐵、水泥用耐火材料循環(huán)利用技術(shù)要求》地方標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定

輝福美 魯志燕

(云南濮耐昆鋼高溫材料有限公司)

1 前言

耐火材料是鋼鐵、水泥行業(yè)的重要輔助材料，在鋼鐵、水泥行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，分別占耐火材料產(chǎn)量的65 %-75 %和8 %-12 %[1]，而這些耐火材料在用后便成為廢舊耐火材料，若能將其進(jìn)行回收循環(huán)利用，可大幅降低耐火材料行業(yè)的制造成本，同時帶動鋼鐵、水泥行業(yè)工業(yè)產(chǎn)品的成本降低，勢必帶來顯著的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)與社會效益。

2020年全國耐火材料產(chǎn)量高達(dá)2477.99 萬噸(數(shù)據(jù)來源:中國耐火材料行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù))，而鋼鐵、水泥行業(yè)是消耗耐火材料最多的行業(yè)，也是產(chǎn)生廢舊耐火材料最多的行業(yè)，據(jù)不完全統(tǒng)計，鋼鐵、水泥行業(yè)廢舊耐火材料達(dá)700 萬噸以上。廢舊耐火材料一方面占用了土地空間;另一方面也對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染;同時也浪費(fèi)了礦產(chǎn)資源，與當(dāng)前節(jié)能環(huán)保理念相背離。在本項目研究之前，鋼鐵、水泥用耐火材料的循環(huán)利用尚無國家和行業(yè)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，通過研究與制定《鋼鐵、水泥用耐火材料循環(huán)利用技術(shù)要求》地方標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范回收處理工藝，固化回收技術(shù)指標(biāo)，提高廢舊耐火材料的回收利用率，使廢舊耐火材料的回收利用實現(xiàn)工業(yè)化，促進(jìn)工業(yè)固體廢舊資源綜合利用產(chǎn)業(yè)得到更快更好的發(fā)展。

2 耐火材料循環(huán)利用現(xiàn)狀分析

2.1 國外耐火材料循環(huán)利用的現(xiàn)狀

國外發(fā)達(dá)國家對用后耐火材料極為重視，從資源、環(huán)保的高度去認(rèn)識用后耐火材料，甚至制定法令法規(guī)嚴(yán)格限制用后耐火材料的排放量，特別對用后耐火材料的循環(huán)利用工藝和處理技術(shù)的研究起步較早，用后耐火材料循環(huán)利用率已達(dá)60 %以上[2]，并在不斷提高，正在向全部被利用、零排放的方向發(fā)展。

各個國家耐火材料循環(huán)利用技術(shù)及現(xiàn)狀如下表1所示。

表1 各個國家耐火材料循環(huán)利用技術(shù)及現(xiàn)狀

2.2 國內(nèi)耐火材料循環(huán)利用的現(xiàn)狀

我國對用后耐火材料循環(huán)利用的認(rèn)識薄弱，研究起步相對較晚，循環(huán)利用率與發(fā)達(dá)國家相比較低。據(jù)有關(guān)報道，我國用后耐火材料的再利用率約30 %，即使是循環(huán)再利用的部分，也是以降低產(chǎn)品質(zhì)量為代價的[8]。近年來，國內(nèi)各大鋼鐵、水泥行業(yè)和大部分耐火材料生產(chǎn)單位廠(例如寶鋼、臺灣中鋼鐵、武鋼、太鋼、鞍鋼等) 不斷開展用后耐火材料相關(guān)的研究及應(yīng)用工作，形成眾多技術(shù)成果并已轉(zhuǎn)化應(yīng)用，對用后耐火材料的重視程度明顯提高[9]。

2) 國外發(fā)達(dá)國家非常重視對廢舊耐火材料的循環(huán)利用，循環(huán)利用率較高，并在不斷提高。我國對用后耐火材料循環(huán)利用的研究雖然起步較晚，循環(huán)利用率相對較低，但近年來，各大鋼鐵、水泥行業(yè)和大部分耐火材料生產(chǎn)單位不斷開展廢舊耐火材料相關(guān)的研究及應(yīng)用工作，開始重視用后耐火材料的回收及再利用。

圖1 用后耐火材料處理情況

圖2 自行處理后是否檢測指標(biāo)

3 耐火材料循環(huán)利用的方式

結(jié)合多年經(jīng)驗以及調(diào)研收集的數(shù)據(jù)，并參考耐火原料及產(chǎn)成品指標(biāo)要求，制定了循環(huán)利用耐火材料檢測指標(biāo)要求。

銷售人員勝任素質(zhì)模型的構(gòu)建——以武漢市某IT企業(yè)為例………………………………………………………… 李盼盼（4/42）

4 水泥用耐火材料循環(huán)利用地方標(biāo)準(zhǔn)的制定

通過市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)諸如通達(dá)股份、華威、瑞泰科技等耐火材料生產(chǎn)企業(yè)利用情況相對較好，但回收利用率普遍在30 %左右，云南省耐火材料的回收利用率低于國內(nèi)平均水平，在10 %-20 %之間，且國內(nèi)外無相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，而耐火材料種類繁多、各個公司回收質(zhì)量參差不齊。因此制定標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范耐火材料循環(huán)利用基本流程、基本工序及各工序的技術(shù)規(guī)范，為鋼鐵、水泥行業(yè)耐火材料循環(huán)利用的生產(chǎn)組織管理、工藝流程設(shè)計提供技術(shù)支撐。

編者按：沈乾若老師畢業(yè)于北京大學(xué)物理系，后移民國外，長期在加拿大從事中小學(xué)教育工作，同時也十分關(guān)注中國大陸的教育形勢；現(xiàn)為加拿大博雅教育學(xué)會會長.她的文章介紹并評述了加拿大小學(xué)教育的近況，對長期引進(jìn)西方教育理念的中國數(shù)學(xué)教育界會有借鑒，對中學(xué)教育亦有借鑒.文章雖僅涉及小學(xué)，但鑒于上述，特刊出以引發(fā)我們思考.

4.1 循環(huán)利用耐火材料分類

經(jīng)過分類、表面處理、水化處理、干燥、破粉碎、篩分、除鐵之后，廢舊耐火材料的檢測指標(biāo)滿足相對應(yīng)的原料指標(biāo)要求，代替原料生產(chǎn)的產(chǎn)品滿足相對應(yīng)的產(chǎn)品指標(biāo)要求。通過二十余年的耐火材料回收和利用的經(jīng)驗積累及處理技術(shù)的不斷提升，總結(jié)提煉出一條完整的回收處理工藝如下:

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表2 循環(huán)利用耐火材料分類

4.2 循環(huán)利用基本流程

按材料主要成分的不同將循環(huán)利用耐火材料分為A、B、C、D、E五類，具體內(nèi)容見表2。

1) 鋼鐵、水泥行業(yè)是消耗耐火材料最多的行業(yè)，也是產(chǎn)生廢舊耐火材料最多的行業(yè)，廢舊耐火材料既占用土地空間，也對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，同時也造成礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)，不利于當(dāng)前節(jié)能環(huán)保理念的實現(xiàn)。

4.3 技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)目前的技術(shù)及研究成果，耐火材料循環(huán)利用方式主要有以下幾種方式:將用后耐火材料經(jīng)過揀選和物理粉碎加工成不同顆粒，作為冶金輔料和耐火骨料等使用;對于損壞少、性能變化不大的用后耐火材料，回收處理后用在性能要求更低的耐火構(gòu)件部位;通過物理化學(xué)等方法進(jìn)行回收處理，獲得性能達(dá)到或接近原始材料的再生顆粒，進(jìn)行再生利用;合成新材料后使用[10-13]。

表3 循環(huán)利用耐火材料技術(shù)指標(biāo)

5 結(jié)束語

回收→預(yù)分類→表面處理→水化處理→干燥→破粉碎→篩分→除鐵→取樣→檢驗→包裝儲存與運(yùn)輸→利用。

通過調(diào)研62 家鋼鐵、水泥行業(yè)對用后耐火材料的處理、使用現(xiàn)狀，可知24 %的企業(yè)自行處理用后耐火材料，55 %的企業(yè)委托耐火材料生產(chǎn)廠家或耐火材料回收廠家回收處理用后耐火材料，21%的企業(yè)采用自行處理和委托處理相結(jié)合的方式處理用后耐火材料。自行處理的方式多為簡單破碎后降檔用于原料或混入產(chǎn)品(水泥)，回收過程中有企業(yè)反映存在因回收數(shù)量少，回收單位不愿意回收、回收處理不及時，現(xiàn)場積壓嚴(yán)重、需對用后耐火磚進(jìn)行分類揀選，企業(yè)不愿投入人工成本、需去掉腐蝕變質(zhì)層并清理干凈，企業(yè)無相應(yīng)的能力、含有鈀釘、鐵塊、錨固件的耐火材料清理不干凈，容易導(dǎo)致回收設(shè)備卡堵、磨損加劇，設(shè)置毀壞設(shè)備等問題，且自行處理的行業(yè)中有43 %不對指標(biāo)進(jìn)行檢測。

3) 《鋼鐵、水泥用耐火材料循環(huán)利用技術(shù)要求》地方標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼鐵、水泥行業(yè)爐窯窯襯用耐火材料的循環(huán)利用，主要規(guī)定了耐火材料循環(huán)利用的基本原則、分類、基本流程、主要工序、技術(shù)指標(biāo)等。

4) 《鋼鐵、水泥用耐火材料循環(huán)利用技術(shù)要求》地方標(biāo)準(zhǔn)的制定，綜合考慮了耐火材料回收循環(huán)現(xiàn)狀和耐火材料用戶及廠家的要求，對提高廢舊耐材的利用率、減少廢舊耐火材料的排放量有促進(jìn)作用。

由圖2可知，大孔生態(tài)混凝土的抗壓強(qiáng)度與孔隙率大小密切相關(guān)，當(dāng)膠凝材料體系相同時，S95系列混凝土抗壓強(qiáng)度值高于FA系列，且孔隙率越高抗壓強(qiáng)度值越小，以膠材總量450 kg/m3的FA系列大孔生態(tài)混凝土為例，孔隙率為15%的抗壓強(qiáng)度比孔隙率為25%提高了43.9%.這是由于大孔生態(tài)混凝土中骨料之間主要是點接觸，有外界荷載作用時，作用力主要由接觸點傳遞，且因接觸面積較小而產(chǎn)生應(yīng)力集中.當(dāng)孔隙率較大時，骨料之間的膠結(jié)點數(shù)量及面積減少，骨料結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生破壞[5-6]，抗壓強(qiáng)度偏低.由于S95級礦粉的活性要優(yōu)于FA的活性，因此當(dāng)孔隙率及W/C相同時，S95礦粉系列的抗壓強(qiáng)度要略高于FA系列.

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5) 在資源和環(huán)境形勢更加嚴(yán)峻的當(dāng)下，開展資源綜合利用，研究耐火材料資源及耐火材料的回收循環(huán)利用具有現(xiàn)實意義和歷史意義。