废弃耐磨防火材料的资源化技术研究

废弃耐磨防火材料的资源化技术研究

随着钢铁行业的快速发展，耐火行业的产量和品种发生了很大变化。2005年,耐火材料产量超过了3亿t,其中大约65%的产量供应给钢铁行业1。在耐火材料消耗方面,日本和欧洲平均为8.5~10kg/t,我国平均为26kg/t,宝钢为9.9kg/t2。每年我国的废弃耐火材料数量在1000万t以上3。目前,废弃耐火材料的再利用在国内还没有得到重视,造成资源浪费和环境污染。本文全面论述了废弃耐火材料资源化的工艺流程及其发展前景,并对废弃耐火材料再生技术进行分析与评价。1残砖、浇注料残衬的加工流程耐火材料在使用过程中,因发生化学反应、渗透、扩散、溶解,会导致其变质或侵蚀,而且在拆除后堆放过程中,其表面会受到环境杂质的粘附。因此,再生利用前必须进行分类拣选、清洗、去除渗透层、破碎加工、筛分除铁等处理。(1)残砖的加工流程首先按照材质对残砖进行分类,然后去除粘附残砖表面的残铁、残渣等,对于镁碳砖、铝碳砖等含碳制品砖还需进行水化处理。然后进行鄂式粗破碎和双棍细破碎,再经过三辊磁选机进行磁选除铁处理,磁选后的颗粒送至振动筛中,进行筛分,得到不同颗粒规格的产品。(2)耐火浇注料残衬的加工流程与残砖加工流程相似,对残衬料进行破碎,取得不同规格颗粒料后配入浇注料中使用。也可以将破碎后的残衬料放入特殊容器中加水强力搅拌,获取浇注料残衬中的骨料,如刚玉、亚白刚玉、莫来石、尖晶石等,可替代正品原料用于浇注料中使用。2废铝镁碳砖的原料对于钢铁行业,耐火材料的种类很多且成分复杂。为更好的利用废弃耐火材料,应将其按主要的化学成分进行分类,具体如下:(1)废镁碳砖回收的废镁碳砖可以全部予以利用,配加到诸如钢包渣线自由面使用的镁碳砖混合料中,配比为30%~50%。利用前后回收的废镁碳砖所有性能均大于标准指标。因此,废镁碳砖的回收利用是完全可行的。(2)废铝镁碳砖废铝镁碳砖在生产同材质的铝镁碳砖时可适量配加。并可以把废铝镁碳砖破碎成细粉,生产同材质的耐火泥,用于砌筑铝镁碳砖。(3)废铝碳化硅砖将废铝碳化硅砖破碎成细粉,生产同材质的耐火泥,用于砌筑铝碳化硅砖。破碎的颗粒料也可部分用于生产铝碳化硅不定形耐火材料,如高炉炉前用的渣沟浇注料、渣沟捣打料、渣铁沟沟盖等。(4)废镁砖、镁铬砖废镁砖、镁铬砖经破碎后适量配加生产镁砖、镁铬砖原料中,还可以适当配加在镁质挡渣堰板原料中,并可加工成细粉用于生产耐火泥。(5)废高铝砖(含莫来石及刚玉质砖)废高铝砖可加工成细粉用于生产耐火泥,颗粒料可部分用于各种使用温度不超过1400℃的高铝耐火浇注料及可塑料的生产,如钢包盖用浇注料,各种修补用可塑料。(6)废轻质砖可用于生产轻质耐火浇注料及轻质隔热火泥粉料。(7)耐火浇注料残衬选以刚玉、莫来石、碳化硅、尖晶石等为骨料的耐火浇注料残衬,经破碎得到的各级别残衬颗粒料,经除铁处理后可直接用于生产耐火捣打料、综合筑炉用的耐火浇注料等。如在生产大沟捣打料时,配加回收的高炉主沟浇注料残衬(加入量为70%)。3退火骨料再生工艺耐火浇注料残衬经处理可得到再生刚玉、莫来石、碳化硅及尖晶石骨料,用于部分代替成品原料使用。生产工艺与前面叙述的过程相似,而其中的搅拌介质则采用一种特殊的化学试剂。具体操作流程如下:首先对耐火浇注料残衬按各材质进行分类,然后去除粘附在残衬表面的残铁、残渣等;经颚式破碎后投入特制的分离设备中,加入液态化学混合试剂,在适当的温度下进行搅拌,使假颗粒中的基质部分在化学制剂、搅拌摩擦、一定温度的多重作用下与致密耐火骨料颗粒料分离;48h后95%的耐火骨料颗粒与基质料分离,得到与正品料指标基本相同的回收颗粒料。废弃耐火材料颗粒分离获得再生料,改变了废弃料只能配入使用的方法,扩大了废料的使用范围,使配入法造成的配方不稳定性、制品性能不易控制性等得到了根本的解决。再生料颗粒外形与正品料具有同样的棱角,其物理和化学指标与正品料基本相同。因此其加入制品不受配入量的限制,可以作为标准配方的颗粒使用,确保了制品的性能。废料直接破碎配入的最大缺点是混入对高温性能有害的杂质,再生颗粒的加入实现了无杂质的配比,可代替正品料颗粒,其成本只有正品料的65%左右。由于电熔耐火颗粒是高能耗制品,从含有刚玉、亚白刚玉、碳化硅、莫来石等材质的废弃耐火材料中分离获得颗粒料,使废料利用附加值得到显著的提高。从以下应用实例可知不同品种耐火浇注料残衬,进行耐火骨料再生综合利用再生料完全可以满足工艺要求:(1)CTG-2A主沟接头捣打料利用再生电熔致密刚玉代替电熔致密刚玉(加入量15%)生产CTG-2A主沟接头捣打料,其技术指标如表1。(2)炼钢防溅罩铝碳砖利用再生致密刚玉代替致密刚玉(加入量25%)生产炼钢防溅罩铝碳砖,其技术指标见表2。(3)CAS浸渍管中部利用再生致密刚玉代替致密刚玉(加入量10%)生产CAS浸渍管中部,其技术指标见表3。从表4和表5可见,再生耐火材料具有良好的冶金性能。(4)耐火材料再生高附加值产品关于耐火材料再生高附加值产品的性能,如表4所示。经实践证明其性能完全能达到甚至优于原始产品。实际应用效果见表5。4应用方面的发展目前废弃耐火材料的应用具有了一定的规模化。其中废铁沟料、废镁碳砖已全部得到了利用;废高铝砖利用率约62%;粘土砖利用率约20%~25%;转炉、电炉砖经分选加工成喷补料、涂抹料。在配入法方面,已将废耐材应用于各种材质的耐火材料生产,部分品种废耐材已全部予以利用。在再生致密耐火骨料的应用方面也取得了很大的突破,尤其是采用化学试剂分离再生骨料,大大扩大了废耐材的使用范围。当前,废弃的耐火材料的综合利用方式主要是修复使用、降级使用及单纯的规格颗粒料配入式利用。开展分离技术、均化技术、纯化技术研