用后耐火材料再生与利用技术现状与发展

用后耐火材料再生与利用技术现状与发展

欧阳德刚1,王清方2

(1.武钢研究院,湖北武汉430080;2.武钢第一炼钢厂,湖北武汉430083)

摘　要:分析用后耐火材料废弃的危害和潜在的资源价值,综述国内外钢铁企业对用后耐火材料的再利用的技术现状及其发展趋势,介绍国内钢厂对用后镁碳砖、铝镁碳砖、铁沟料、镁铬砖、钢包浇注料等的再利用研究成果与再生耐火材料的性能,试验与应用结果表明,再生耐火材料性能接近或达到新产品水平,甚至达到优质耐火材料水平。

关键词:用后耐火材料;再生;废弃物;资源;环保

中图分类号:T Q175.9,TF065.1+2　文献标识码:A 文章编号:100824371(2008)022*******

Status quo and development of technology about rene w al and application

of the used refractory materials

OUY ANG De 2gang 1,W ANG Qing 2fang 2

(1.Research and Development Center of WISC O ,Wuhan 430080,China ;

2.N o.1Steelmaking Plant of WISC O ,Wuhan 430083,China )

Abstract :The present paper analyzes the hazard of the waste of the used refractory materials and its potential value as an usable res ource and reviews the current status of the technologies about reuse of the refractory waste in the iron and steel enterprises at home and abroad as well as its trend of devel 2opment and introduces the research fruits the iron &steel w orks at home have already achieved in reference of reuse of the used Mg carbon brick ,Al -Mg carbon brick ,iron runner charge ,Mg -Cr brick and ladle castable as well as the performance of the renewed refractory materials.Results of ex 2periments and application show that the properties of the renewed refractory are closed to and have even attained the level of the properties of the quality refractory materials.

K ey w ords :used refractory materials ;renew ;cast waste ;res ource ;environment protection

作者简介:欧阳德刚(1964-),男,江西吉安人,教授级高工.

钢铁行业是耐火材料消耗的大户,据报道,

2004年全国钢铁企业耐火材料消耗量约为900多万t ,用后耐火材料为400万t 以上。这不仅导致资源的浪费,同时带来环境的污染。其对环境的污染主要有以下几种方式:粉尘、结晶二氧化硅的矽肺病,氧化锆原料的放射性,Cr 6+的致癌性,耐火纤维和石棉的致癌性,沥青和树脂挥发分的污染[1-2]。由此可见,若对用后耐火材料进行再生利用,不但可以生产优质的不定形耐火材料,还能再生出优质的定型产品以及其他材料。这不仅节约了国家的矿物资源和能源,也减少了环境污染、大大降低耐火材料的成本和炼钢成本。因此,对用后耐火材料的再利用,不但对提高企业和社会

效益有重要意义,也是利在当代,功在千秋的大事。为此,一些技术先进的国家先后投入大量的人力物力开展用后耐火材料的再生利用研究,并在实际生产中取得了良好的应用效果。我国相关钢铁企业在用后耐火材料的再生利用方面也开展了一些有益的工作。本文特对国内外用后耐火材料再生技术进行综述,以推进我国钢铁行业用后耐火材料再生利用的发展。

1　国外用后耐火材料再生利用技术现状

日本钢铁工业在用后耐火材料再生利用方面开展了大量的工作,取得了较好的技术经济效果。它们主要用作造渣剂,也作为型砂的替代物。A

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93・2008年　4月第46卷第2期武钢技术

WISC O TECH NO LOGY Apr.2008V ol.46　N o.2

-MA 浇注料回收后做修补料和喷补料,也可以

再加工制成耐火砖。目前日本已有50%出铁沟ASC 浇注料得到再利用,主要作为出铁沟不定形耐火材料骨料;钢包不同部位的用后耐火材料的再利用率达到50%～100%[1]。例如,日本大同特钢公司知多厂针对大量用后耐火砖废弃占地增大的问题,进行了废砖循环使用技术的开发,通过将废砖用作原料的方法和将废砖分类、粉碎加工后,调整成分和粒度再作耐火材料使用两个方面的研究,选择含MgO -C 、Al 2O 3-MgO -C 钢包废砖替代轻烧白云石作为LF (钢包炉)造渣料,通过工业性试验,在成渣性、脱S 速度方面的精炼能力优良,且操作过程中钢液不沸腾,达到了预期的试验效果;选择AOD 炉的白云石废砖替代CaO 作电炉不锈钢冶炼造渣剂,不仅达到了取代的冶炼效果,同时,起到了抑制耐火砖中MgO 熔损的作用。从用后耐火材料高附加值循环再生利用的角度出发,选择MgO -C 、MgO 废砖作为主要原材料制备再生耐火砖,并在电炉上热负荷较低的部位得到成功的应用,表1为再生MgO -C 砖与新MgO -C

砖的理化性能。此外,研究了以废砖为主要原材料MgO 质不定形耐火材料和Al 2O 3质捣打料,并成功地应用于钢包热负荷低的部位和非严重侵蚀的部位[3]。此外,多家钢铁厂研究了滑板的再利用工艺,采用表面打磨、浇注料浇注复原的方法、圆环镶嵌法,使修复后的滑板达到了新滑板相同的使用效果;新日铁开发出用废料生产连铸用长水口的生产方法[4-5]。根据钢包及连铸中间包上滑板几乎仅仅由于孔径扩大和滑动面损伤而废弃的状况,通过回收废弃滑板,将其粉碎,成功地研究了作为耐火材料原料使用的再利用技术。其结果是:在K R 叶轮、喷枪、通气管等不定型块及连铸用的滑板中配入40%～60%的滑板再生料,在实际应用中取得了延长其寿命及降低单耗的效果,具体应用实际如表2所示,再生滑板与普通滑板性能对比如表3所示[5]。针对目前作为废弃处理的用后耐火材料,正准备采取破碎筛分成粉料,在用熔化粉粒炉将其再生为氧化渣,实现用后耐火材料的100%循环使用[3]。

表1　再生MgO -C 砖与新MgO -C 砖的理化性能

MgO -C 砖

成分w B /%

MgO C 表观气孔度/

%密度/

(g ・cm -3)抗压强度/

MPa 再生砖

81.013.1 5.10 2.8350新砖

84.0

12.0

4.00

2.80

40

表2　滑板再生料应用实际

工厂

项目

不定型块的寿命/炉次普通型新型再利用量/%

状态炼钢厂

K R 叶轮

48253640在工作

起泡枪

273150在工作喷射枪3350在工作换气装置4053

60在工作不锈钢厂

脱硫枪183950在工作气泡枪6550在改进换气装置

88

120

60

在工作

表3　再生滑板与普通滑板性能对比

类型滑板屑的加入量/%

化学成分w B /%Al 2O 3S iO 2Z rO 2

C +S iC 显气孔率/%

体积密度/(g ・cm -3)常温抗折强度/MPa

热膨胀系数/×10-6℃-1

氧化损

耗指数普通型0

87.0 2.1 3.4 4.5 3.27131

7.0

100

添加滑板

屑的产品

30

78.0

6.5

9.4

3.9

3.03

157

6.0

79

・04・ 武钢技术第46卷