钢铁厂废弃耐火材料的回收利用

钢铁厂废弃耐火材料的回收利用

摘要：对于炼钢工业中使用过的耐火材料，其典型的处理方式是采用填埋法，由于环保要求不断提高，故在全世界范围内正在努力开发可以选择的环境适宜的经济可行的回收利用方法，通过研究产生的用过的耐火材料的种类与数量、废弃耐火材料的状况及其回收利用技术来减少掩埋用过耐火材料的数量。此文讲述了国内耐火材料的利用现状、回收后的用途、回收的处理流程、用后耐火材料在钢厂的回收应用，以及回收废弃耐火材料的经济效益与风险。

关键词:钢铁厂用过的耐火材料回收利用技

1 前言

炼钢工业每年产生用过的耐火材料的数量很难确定,因为大多数公司不单独报道从其它废弃物中废弃的耐火材料量。然而可准确地确定耐火材料的产量,据报道在1996 年超过了百万吨。钢铁生产厂家消耗最大量的耐火材料,炼钢炉炉衬、精炼炉炉衬、传送炉炉衬和热处理炉炉衬每年消耗耐火材料产量的60 %以上。当耐火材料达到其最后的使用寿命时,就被新耐火材料取代,进行典型的掩埋，然而中国加入WTO组织后, 其管理水平也应向国际接轨。与此同时, 尽量减少环境污染, 减少材料浪费, 节约资源, 将是中国发展所面临的一个重大问题, 因而废弃耐火材料的回收利用也应予以重视。

2 国内用后耐火材料回收再利用现状

目前，国内对用后耐火材料的回收再利用大多还处于试验阶段，做的最好的应属上海宝钢。宝钢每年大约有5.5 万吨用后耐火材料，按照材质分类堆放，加工成一定粒度的颗粒料或粉料再利用，并取得了较好的使用效果。宝钢还利用废弃镁碳砖生产出了可替代电熔镁砂和石墨的再生复合镁碳颗粒原料，并加工成再生镁碳砖产品，制备的镁碳砖产品指标超过了同类产品的国家行业标准。江苏淮钢对用后耐火材料的回收利用工作也取得了很好的发展。淮钢与耐火材料生产厂进行合作，对铝镁碳和永久层浇注料等用后耐火材料进行了再生的前期研究，用 80% 的废砖研制出再生LMT砖。同时，还利用用后黏土砖，加入硫酸铝溶液做胶结剂配制耐火混凝土，用作包盖浇注料，取得了很好的使用效果。

3 用过的耐火材料的用途

炼钢工作者应与用过的耐火材料利用者、使用承包商施工部门及耐火材料生产厂保持密切的联系以减少耐火材料废料量。用过的耐火材料的重复利用包括将其加工为铬一铁,作为水泥的原料或当作混凝土的骨料。碱性及硅酸铝耐火材料可用作炉渣调节剂或作为冶金工艺中炉渣喷溅用。调节炉渣或炉渣喷溅均可延长耐火材料寿命并可利用用过的耐火材料。有人曾建议将用过的耐火材料用作修筑公路的骨料、砖瓦体的组成部分，生产玻璃的原料或屋面盖板颗粒等。其它可能的用途包括用作土壤调节剂、废物中和或处理、磨料、陶瓷体添加剂、公路路基材料、冶金工艺中的燃料源、碳或硅的来源、建筑材料及绝热粉料等。其它的用途显而易见应评价该工业的原料的需要必须贴近于炼钢厂或将用过的耐火材料列入废料交换清单中。由于耐火材料成分的变化以及消费工业需要的变化,必须作为出路经常评价一些新的用途。

4 废弃耐火材料回收

4.1 废弃耐火材料回收处理流程

图所示为废弃耐火材料处理的一般流程图，是对某一种耐火材料的回收处理的一般流程图, 但实际生产中还需视具体情况采取相应的方案。处理流程中不同工序的取舍, 取决于原料条件及对成品料纯度和粒度的要求。如果废料中存在有害废料, 处理过程中必须将其富集, 以减少所处理材料的数量, 降低处理费用。此外, 处理前必须始终保持废弃耐火材料在拆卸及运输过程中的干净,

4.2用后耐火材料回收应用

4.2.1高炉出铁场用后耐火材料

高炉出铁场所用的耐火材料有：主沟浇注料、渣沟浇注料、铁沟浇注料、摆动流嘴料和主沟预制件等。将回收的用后主沟料，经过特殊工艺提取出再生刚玉用于高炉出铁口处主沟接头捣打料的生产，回收的渣铁沟浇注料经过特殊工艺提取出再生矾土颗粒，用于再生渣铁沟浇注料渣铁沟预制件的生产，将回收的渣沟预制件直接破碎后用于渣沟捣打料的生产。对回收的用后废弃主沟料进行还原处理，通过特殊的工艺使其中的致密刚玉、棕刚玉及各种微粉等原材料从废主沟料中分离出来为下一步制备新铁沟料、渣沟料产品打下原料基础。

4.2.2再生主沟浇注料

提取出的致密刚玉等原料经检测部门检验产品指标与同类新原料相比无明显差距。再生刚玉颗粒骨料应用于高炉出铁场的主沟浇注料中，武汉某耐材厂在这方面做过小样研究掺入的再生刚玉对产品性能无任何影响。

4.2.3再生ASC质耐火材料

将优质的高炉主沟用后的刚玉碳化硅炭浇注料进行拣选除渣、粉碎、加工和除铁再对颗粒进行处理以其为原料制备再生ASC砖，其理化指标达到了优质ASC砖的水平，再生的ASC浇注料和捣打料的性能也达到或优于相应实际使用产品的水平，浇注料可用于出铁沟,沟盖鱼雷车捣打料可用于出铁沟铁水包;ASC砖可用于鱼雷车混铁炉高炉。

4.2.4镁铬质耐火材料

RH真空精炼炉以及回转窑检修拆卸下来的废镁铬砖主要作为喷补料引流砂和中间包涂

料上取得了良好的效果。经过拣选和粉碎成不同颗粒后应用于目前散状料生产的镁铬质产品，采用粒度相当的镁铬砖废料取代中档镁砂和铬铁矿粉生产镁铬涂料和镁铬质捣打料。调整后的种产品分别在热轧总厂和炼钢总厂，RH用镁铬砖是优质的材料以用后镁铬砖为原料，再生出不烧镁铬砖性能良好。

4.2.5刚玉尖晶石质浇注料

刚玉尖晶石质浇注料是一种可砌筑在转炉精炼钢包包底、包壁等部位，可明显提高钢包寿命的耐火材料，寿命是镁碳砖铝镁碳砖等砖砌钢包的2倍以上，其主要组成为板状刚玉和白刚玉，所以，用后拆除的废弃刚玉尖晶石质浇注料的品位高，具有极高的再生利用价值。

5 回收效益与风险

5.1减少污染

有些废弃耐火材料中存在着有损人类健康的元素, 例如六价铬(致癌物)或耐火陶瓷纤

维(可能致癌);有些在处理过程中会产生可呼吸到的二氧化硅(硅肺);拆卸使用过的含碳制

品可能产生较大的灰尘, 这都不利于人的健康。同时, 耐火材料在使用过程中也会受到污染。例如, 炉渣及金属向耐火材料内部或表面渗透, 盐类或蒸汽沉积在耐火材料气孔结构中, 并发生化学变化。在拆卸废弃炉衬时, 由于要满足不同的使用要求, 因而将不同的耐火材料品种砌在一起,使得多种耐火材料混杂, 从而导致耐火材料的污染。此外, 周围环境中的粉尘、水或其它材料也会加剧废弃耐火材料的污染程度。任何来源的污染不但影响废弃耐火材料在新用途中的物理性能,而且增加了其处理费用, 所以污染问题是回收利用废弃耐火材料的最大障碍。

5.2 回收利用的经济效益

假设以废弃耐火材料刚开始回收利用时对应的经济效益为基准, 即最低线, 那么随着

回收利用的进行, 材料的浪费将减少, 从而使经济效益明显增长。在钢厂中, 重建一个碳烤炉, 需要花费960万美元, 而用回收利用的原料作为替代品, 可以节约380万美元。含碳制品广泛地用于炼钢企业, 用量很大, 而且其价格较昂贵, 假如进行回收利用的话, 可以节约

购买原材料的费用, 除去处理费用, 可获取可观的利润, 创造较大经济价值。

5.3 回收利用的风险

回收利用废弃耐火材料, 可能带来比原来产品更好的性能及较大的经济效益。但是我们应该清醒地认识到这也存在着较大风险。首先, 因为在人们传统观念中, 总认为回收的废弃耐火材料的产品质量比原来的差, 这可能是回收利用工作面临的最大风险。其次, 与回收利用有关的而未被掌握的情况也是风险之一。此外, 使用过的材料在再次使用中是比较脆弱的, 这将对其回收利用后产品的性能将有不利的影响。回收利用的另一风险是在于它还处于试验阶段。另外, 生产者与使用者共担责任也是风险之一。同时, 处理废弃耐火材料的费用昂贵, 如果不设法降低成本, 就更难打通市场, 这也是面临的一个重大的危险。虽然回收利用有这么多的风险, 但是回收利用可节约资源, 保护生态环境, 同时, 由于丢弃的废弃物相应减少, 也更加有利于保护土地资源和生态环境。

6 结语

纵观人类历史文明的发展, 科技在不断的进步, 人类对自然资源的索取不断的加剧。然而, 资源不是无止境的, 人类社会要延续下去, 必须寻找新的能源。废弃物回收利用的提出, 为人类找到了“第二资源”。作为工业支柱的炼钢产业, 每年消耗大量的耐火材料, 因此也产生了大量的废弃耐火材料, 以往典型的掩埋方式造成了可用资源的极大浪费,也给环境保护增加了巨大压力。中国已经加WTO, 面临着更加激烈的国际竟争, 工业技术的发展, 也给