钢铁企业用后耐火材料的再生利用

1、第3期姚金甫，等：钢铁企业用后耐火材料的再生利用2010年6月2010年 6月第44卷第3期-f厂Mjt対辩FAIHUO CAJUAO235 237第3期姚金甫，等：钢铁企业用后耐火材料的再生利用2010年6月第3期姚金甫，等：钢铁企业用后耐火材料的再生利用2010年6月钢铁企业用后耐火材料的再生利用姚金甫1）崔维平2）洪建国3）田守信1）1）宝山钢铁股份有限公司研究院 上海2019002）宝钢集团梅山公司江苏南京2100393）宝山钢铁股份有限公司梅钢公司江苏南京210039第3期姚金甫，等：钢铁企业用后耐火材料的再生利用2010年6月第3期姚金甫，等：钢铁企业用后耐火材料的再生利用2010

2、年6月钢铁市场竞争日趋激烈。在钢铁产品过剩的情 况下，钢铁企业要在市场竞争中赢得主动，除了具有性能好的产品外，还要具有较低的成本优势。因此，为了生存，钢铁企业比以往任何时候更加重视企业内 部挖潜和降低成本。耐火材料是维持钢铁生产的基础材料，但同时又 是消耗材料。如何降低耐火材料的成本，是钢铁企业和耐火材料供应商都需要研究的课题。当前，钢铁企业为了进一步降低耐火材料在钢铁生产中的成本份 额，越来越重视用后耐火材料的再生利用。这不仅有 利于循环经济，而且对节约耐火矿物资源，保护环境， 减少CO2排放等具有非常积极的意义。*01关于用后耐火材料的名称对于炉衬使用后拆除的残衬，习惯称废（弃）耐火 材料

3、。名称前含有一个废字，就带有没用途，无价值等意思。但随着人类可利用资源的减少和环境保 护意识的增强，废弃物的再生利用越来越受到人们的 重视，认识到 垃圾是放错了地方的资源。在钢铁企业，渣、污泥、废耐火材料等固体废弃物被称为二次资 源。因此，将废（弃）耐火材料称为用后耐火材料较合 适。这样，从名称上看，用后耐火材料可能是可再利 用的或有价值的材料。3）功能耐火材料如塞棒、长水口、浸入式水口、滑 动水口等使用1个连浇后拆下产生的用后耐火材料。表1表2列出了易于回收和较难处理的主要用 后耐火材料。表 3列出了不产生用后耐火材料或没 必要回收的耐火材料品种。表1钢铁企业易于回收的主要用后耐火材料生产工

4、序主要用后耐火材料名称炼铁主沟料，铁（水）沟料，渣沟料铁水预处理混铁车、铁水包内衬炼钢电炉、转炉内衬炉外精炼LF炉，钢包工作衬，VOD内衬，RH耐火材料连铸滑动水口，塞棒表2较难处理的用后耐火材料用后耐火材料名称原因脱硫喷枪用后喷枪开裂,铁水渗透，材料含 钢纤维，较难处理。中间包涂料解体后成碎块,且包底部位与渣、 残钢粘结在一起，难以分离。中间包永久 衬浇注料材料含钢纤维，较难处理。长水口和浸 入式水口表面含有保温纤维，内孔有冷钢，较难处理。表3不产生用后耐火材料或没必要回收的耐火材料耐火材料名称原因炮泥进入高炉，保护炉缸各种喷补料和修补料熔损后进入渣中火泥黏附在用后砖表面,量少第3期姚金甫，

5、等：钢铁企业用后耐火材料的再生利用2010年6月第3期姚金甫，等：钢铁企业用后耐火材料的再生利用2010年6月就要进行更换。2）铁水包、钢包、中间包等的永久衬使用到一定 程度更换产生的用后耐火材料。姚金甫:1964年生，高级工程师E mai： yao baostee. cm收稿日期:2009- 11 04编辑:黄卫国© 994-2(11 China Academic Journal Klfictronic Publishirg 2010/3 耐火材料 /REFRACTORIES2352用后耐火材料的来源钢铁企业用后耐火材料的来源包括：1）高温容器（如出铁沟、混铁车、电炉、转炉、铁水

6、包、钢包等）中修或大修时拆下的残余工作衬，这部分 占多数。一般工作衬使用到厚度为原衬的1/2 2/53为什么用后耐火材料可以再利用1）用后耐火材料数量很大。用户为了高温窑炉的安全，一般不会最大限度地使用工作衬，用后残衬的厚度往往是原衬的40%甚至更多，因此用后耐火材料的数量是很大的。2）用后耐火材料的化学组成和矿物组成变化不 大,具有很大的再利用价值。3）用后含碳耐火材料基本不粘渣铁，再生处理工 艺简单。4）中高档耐火材料和连铸功能耐火材料是采用 优质耐火原料生产的，使用1个连浇就拆下的长水 口、浸入式水口、中间包涂料和滑动水口等用后耐火 材料，侵蚀很少（见图1）。因此，若将大量的这样具 有高

7、附加值的用后耐火材料丢弃，是非常可惜的。图1用后的长水口和浸入式水 口4用户对用后耐火材料再生利用的疑虑与日本等发达国家相比，我国钢铁企业用后耐火 材料的再生利用率较低。究其原因，一是我国对用后耐火材料再生利用的研究不够，二是用户担心再生耐 火材料的性能不如常规耐火材料或担心其对钢水质 量有影响。其实，为确保再生耐火材料的性能和使用安全 ， 用后耐火材料再生利用的一般原则是降级使用 ；用后 耐火材料再生处理后用于生产材质类似的产品 ，且产 品性能必须与原用产品的相当；用后耐火砖再生处理 后用于生产不定形耐火材料。譬如，用用后主沟料生产渣沟料，其技术要点是：236 NAIHUO CA|LA）/耐

8、火材料 2010 /31）降级使用，主沟料的品位好于渣沟料；2）材质均为A 203- SG C 3）再生渣沟料的强度等性能与原渣沟 料的相当。再譬如，用用后RH镁铬砖生产RH喷补料，其技 术要点是：1）用用后耐火砖生产不定形耐火材料；2）RH用镁铬砖的主要成分为 MgO,矿物相为方镁石， 与RH用镁质喷补料的基本相同，而其中含有的 Cr2O3还能提高再生喷补料的抗侵蚀性。由于再生耐火材料的材质及化学组成和矿物组 成与原耐火材料基本一致，因此不会对钢水质量产生 有别于原用耐火材料的影响。5用后耐火材料再生利用的方法用后耐火材料再生利用的基本原则是：1）低档用后耐火材料用于生产不接触熔钢部位的耐火

9、材料，或用于非耐火材料领域，如冶金辅料、建 材产品或铺路等。2）中高档用后耐火材料用于生产同类产品（如用后镁碳砖再生镁碳砖）或降级使用（如用后主沟料再 生用于渣沟料或铁沟料）。3）用后功能耐火材料可研究修复后再使用，如对用后滑板的中心孔和滑动面修复后可以重新使用；对用后浸入式水口渣线进行火焰喷补或陶瓷焊补后重 新使用。也可破碎后作为中高档的耐火原料使用。4）耐火砖一般再生用于不定形耐火材料，如镁碳 砖再生用于转炉大面修补料。5）工作衬再生用于永久衬，如将钢包铝镁浇注料 再生用于钢包永久衬浇注料。从经济角度出发，对用后耐火材料的再利用 ，首 先考虑用于耐火材料产品，以发挥其潜在价值,然后 再考虑

10、冶金辅料。每种用后耐火材料都能找到用途。用后耐火材料回收处理的一般流程：去除大块渣铁！破碎！除铁！合格原料。而对于用后镁碳砖的 回收处理流程一般是：去除少量渣铁！破碎！水化处 理！烘干！除铁！合格原料。这种流程主要是指再 生镁碳砖而言。6钢铁企业主要用后耐火材料再生利用的路径根据笔者的研究体会以及国内外用后耐火材料 的再生利用情况，概括了钢铁企业主要用后耐火材料 再生利用的路径，列于表4。UK I loustf. All rifhtJi reserved. hitn'/wwwcnki.litfl表4钢铁企业主要用后耐火材料再生利用的路径用后耐火材料来源主要成分再生产品出铁沟浇注料主沟料

11、A 2。3, SC，C铁沟料，渣沟料，炮泥铁沟料、渣沟料A 2。3, SC，C出铁沟沟盖，炮泥A l2O3- SC- C 砖鱼雷车A 2O3, SC, C精炼合成渣，鱼雷车内衬喷补料喷枪浇注料脱硫喷枪A 2O3, SO2中间包永久衬浇注料A l2O SC- C砖铁水包A 2O3, SC, C精炼合成渣，铁水包修补料高铝砖铁水包A 2O3, SO2精炼合成渣，中间包永久衬浇注料黏土砖铁水包、塞棒袖砖、 中间包永久衬SO2 , A I2O3中间包永久衬浇注料，中间包包盖镁砖转炉M gO中间包涂料，镁质喷补料转炉M gD , C钢包渣线砖，转炉大面修补料镁碳砖转炉、钢包M gO C溅渣护炉料，出钢口

12、填料，渣线喷补料，转炉大面修补料，钢包包沿浇注料铝镁碳砖钢包A I2O3, M gO C铝镁碳砖，精炼合成渣，钢包修补料， 钢包喷补料，钢包包沿浇注料铝镁或刚玉-尖晶石 浇注料钢包、RH浸渍管A I2O3 , M gO钢包永久衬浇注料，钢包喷补料， 中间包永久衬浇注料，钢包修补料镁铬砖RHM gO CQ再生镁铬砖，RH喷补料，挡渣堰滑板钢包、中间包A I2O3, ZrO2 , C修复，破碎后再生滑板，喷枪浇注料水口长水口、浸入式水口AI2O3 , C喷枪浇注料，鱼雷车内衬砖，修复涂料中间包M gO溅渣护炉料，RH喷补料由于钢铁企业生产工序多，每个工序使用的耐火 材料不同，耐火材料的品种很多，而

13、每种用后耐火材 料的再生利用方法也不同 ，因此，不同企业可以根据自身的情况选择合适的路径。当然，肯定还有与上表不同的再生路径，但最高目标是发挥用后耐火材料的 潜在价值，使其价值最大化。7结语(1) 废弃物的再生利用越来越受到人们的重视 将废(弃)耐火材料称为用后耐火材料较合适。(2) 用后耐火材料数量大，对于不同品种的用后耐 火材料，通过适当处理，都可成为有价值的耐火原料。(3) 为确保安全和满足使用要求，再生耐火材料 一般是降级使用，且成分与原材料是一致的，因此用 户不必疑虑。(4) 由于钢铁企业生产工序多 ，每个工序使用的 耐火材料不同，耐火材料的品种很多 ，而每种用后耐 火材料的再生利用

14、方法和路径也不同。但相信，通过研究，每种用后耐火材料都会有合理的再生利用路 径，以充分发挥它的潜在价值。第3期姚金甫，等：钢铁企业用后耐火材料的再生利用2010年6月第3期姚金甫，等：钢铁企业用后耐火材料的再生利用2010年6月?研究动态？超高气孔率ZrO2多孔体的开发第3期姚金甫，等：钢铁企业用后耐火材料的再生利用2010年6月目前，工业用隔热材料 主要采用硅酸铝纤维，同时添加可 烧失材料或发泡成型 的空心球制作而成。但这 种隔热材料在 高温下易变形，导致隔热性能明显降低，而且其生产能耗较高。 日本美浓窑业公司以稳定ZO2为原料，利用凝胶浇注法，在不添加造孔剂的情况下，开发出环保、节能，且耐高温性能优于 AI2O3- SO2质的新型隔热材料。试验用原料为高纯度的稳定ZrO2粉体。将含有高凝胶分 子的稳定ZrO2粉浆凝胶 化后，冷冻凝胶体，冷冻干燥成型，然 后将成型体在空气氛 中经1 500# 2 h烧成。用SEM分析其 显微结构，热线法测定 热导率，压缩空气测定透气率。结果显 示，超高气孔率ZO2多孔体的气孔率为80 3%，气孔孔径20 100 m,气孔壁厚5 m。气孔的内部 结构呈 现出类 似竹子 的竹节层状，可更好地抑制热传递。该 ZrQ多孔体的热导率 为Q 27W? m-1? K- 1,与市场上的ZrQ质耐火材料(热导率 为3W? m- 1