鋼鐵業廢棄耐火材料的應用

高小武

摘 要：在鋼鐵企業的生產經營中，耐火材料是鋼鐵冶金行業中廣泛使用的重要輔助材料。而隨著我國工業化規模的擴大，鋼鐵企業對耐火材料消耗總量和質量要求逐年提高，同時廢棄耐材的產生得不到完全回收利用，給環境也造成了污染。因此，鋼鐵業如何加強對廢棄耐火材料的回收應用，不但可以大幅度降低耐火材料的新料消耗，也是降低了企業對環境保護的費用投入。本文通過對鋼鐵業廢棄材料應用現狀的梳理，深入分析了我國鋼鐵業在廢棄耐火材料實際應用方面的工藝流程，并提出了一些提高廢棄耐火材料利用率的建議和措施。

關鍵詞：廢棄耐火材料;鋼鐵業;回收應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.004

1 鋼鐵業中廢棄耐火材料的應用現狀

耐火材料在鋼鐵業中的應用十分廣泛，冶金工業或建材生產企業都需要大量采購高溫作業所需的耐火材料來保障生產的持續進行。而在鋼鐵企業各個生產工序中，都會帶來大量的廢棄耐火材料的產生，如鋼鐵冶煉中爐窯的日常修理和鐵水罐、鋼包中的中修、大修拆除的廢棄耐材。一般而言，鋼鐵企業多數會采用填埋法對這些廢棄耐火廢材進行處理，而隨著鋼鐵產業的轉型升級和節能環保的建設要求，鋼鐵業中廢棄耐材在經過挑選、分類和特殊的工藝處理，可以重新形成高價值的耐火原料，進行綜合開發和循環再利用，不但有利于促進鋼鐵產業的轉型升級，實現鋼鐵企業的經濟循環，還可以節省材料和能源，減少企業的經濟流失。目前，我國耐火材料的年產廢棄物總量不斷攀升，這些廢棄耐材既導致了大量的資源浪費，增加了鋼鐵企業生產和處理成本，也會對環境造成污染。隨著鋼鐵成本的壓力不斷加大，廢棄耐火材料的回收再利用得到鋼鐵企業的重視，通過對已經廢棄的耐火材料進行工藝技術上的加工處理，可以得到新的具有工業價值的新產品。

2 廢棄耐火材料的應用加工

陜鋼集團作為西北地區年產1000萬噸的大型鋼鐵集團，致力于打造西部地區一流的鋼鐵材料供應商，每年消耗的耐火材料數量巨大，除部分實行噸產品費用承包以外，集團內部還設有耐火材料生產加工企業，對部分廢棄耐材進行篩選、回收再利用。目前，對廢棄耐火材料回收利用工藝流程如圖1。第一步就是要對廢棄耐火材料進行材質分類篩選，在大量廢棄耐火材料的回收處理中，這些廢棄耐火材料大致由三個方面的流向：一是部分廢棄耐材直接作為廢棄垃圾進行處理;二是通過清洗、水化處理等去除廢棄耐材的雜質粘附或變質部分，對部分拆除的耐火材料直接進行利用;三是在對廢棄耐火材料進行殘渣清理和化學處理后，可以對另一部分的廢料進行挑選分類進行生產回收，通過殘磚、耐火澆注料殘襯的加工流程得到初步的制品原料，再將原料作為顆粒材料來進行加工使用。這些廢棄耐材的應用方法雖然能夠解決部分的環保問題，取得一些經濟效益，但也使得制品的質量大大降低，因此，在廢棄耐火材料的應用加工中，更一步的應用方法是對廢棄耐材進行工藝技術上的再生產的綜合加工利用，比如通過添加新的耐火材料生產原料，利用耐材生產技術合成新的材料，或是進行物質的提純處理，再或是將廢棄耐材進行微粉或納米粉加工，使其能夠在燒結等其他工序生產中作為熔劑更為充分的應用。在廢棄耐火材料的應用過程中，鋼鐵行業應該努力開發研究新的廢棄耐材利用方式，提升廢棄耐材的應用價值，從而達到提升廢棄耐材利用率和廢材零排放的目標。

目前，陜鋼集團對回收的耐材主要進行了兩種再利用方式的探索：（1）分類揀選后的含雜很少的回收料直接按照粒度分類進行配料加工，和同類原料進入生產程序。（2）分類揀選后含雜較多的進行再篩分，磁選除鐵后降級使用。例如對于難分選的鐵溝澆注料，在回收后進行破碎除渣，磁選等工藝后將回收料通常降低用作渣溝料或作為高爐鐵口炮泥制作用原料，效果很好，取得了很好的經濟效益。

3 鋼鐵業廢棄耐火材料的應用探索

3.1 廢棄耐火材料應加強分類回收

鋼鐵行業中的廢棄耐火材料種類眾多、成分復雜，為了使不同的廢棄耐材都能得到最大化的合理利用，需要根據廢棄耐材化學性質、生產方式以及供貨形態不同來進行分類研究。鋼鐵企業通過統一回收廢棄高鋁磚、爐墻砌筑用的鎂磚、鐵水罐口用的滑板、鐵合金冶煉爐體廢棄澆注料、鋼包澆注料等，將各種廢棄耐火材料進行分揀碎篩，按氧化鎂系、氧化鋁系、含碳系、不含碳系等分別回收，并對混入的異種材料或鐵片，還須通過磁選等方法將其分開。大致可以形成廢鎂碳磚、廢鋁鎂碳磚、廢鋁碳化硅磚、廢鎂磚、鎂鉻磚、廢高鋁磚（含莫來石及剛玉質磚）等不同的材料制品，這些制品可以直接用于鋼鐵企業個廠的生產材料需求。

3.2 應按配比添加新的耐火材料

鋼鐵業廢棄耐火材料在經過篩分后，還可以配比混合新的耐火材料進行深入再回收加工，再通過擠壓成型、熔鑄成性或澆筑成型等生產方式，加工成新的耐火材料制品，從而滿足其他工序使用耐材的不同需求，降低鋼鐵企業生產經營中的耐材制備成本。目前，在材料的配入法方面，已進行了相當豐富的探索，并且在再生致密耐火骨料方面，以及利用化學試劑對再生骨料進行分離等方面都取得了一定的成果，使得諸多類型的廢棄耐火材料都能夠通過配入新材料進行全面的再回收應用。但在未來的發展過程中，還需要進一步推進廢棄耐火材料的綜合應用，提高再生制品的附加值和工藝水平，從而使得廢棄耐火材料的應用范圍更加廣泛，減少對耐材固體廢棄物對環境的污染。

3.3 提升廢棄耐材的再生技術

大量的實踐表明，提高廢棄耐火材料技術工藝和應用水平，一方面，能夠提高廢棄耐材再生制品抗侵蝕、耐磨損等特性，有效提升廢棄耐火材料再生產的質量，降低耐火材料的損耗，起到優化廢棄耐材回收利用的作用;另一方面，還可以使其在高爐煉鐵、鐵水預處理、爐外精煉以及轉爐煉鋼等工作中被廣泛地應用，不但降低了生產風險，還有效提升了鋼鐵冶金的產量和質量。因此，要加強廢棄耐火材料在鋼鐵業中的應用，不僅需要對各類耐材進行分門別類的綜合利用，還需要重視廢棄耐火材料的再生技術，對不同品種的耐火澆注料殘襯進行技術工藝上的加工應用。如CTG-2A 主溝接頭搗打料、煉鋼防濺罩鋁碳磚、CAS浸漬管中部等綜合再生利用技術，能夠有效提高不同廢棄耐火材料的高附加值產品性能，使廢棄耐火材料的綜合再生利用可以完全滿足鋼鐵行業的工藝要求。

3.4 廢棄耐材處理的難點

目前存在的問題：（1）回收廢棄耐材破碎、篩選、磁選設備還不成熟，僅限于部分耐材的破碎、篩選和回收利用，廢棄耐材達不到100%的回收利用;（2）回收人工成本高。耐材本身硬度大，加之生產過程中的高溫侵蝕，形成了復雜的有機和無機化合物，破碎、篩選費事費力，生產效率低下，同時因為對材料的特殊要求，必須保持干燥，破碎過程不可避免的會出現揚塵，需要對人員和環境投入大量的除塵等設備設施，造成環保成本升高。（3）鋼鐵行業生產節奏緊張，回收困難。對廢棄耐材進行拆除和回收只能在生產檢修間隙進行，同時還須對受損設備進行及時的耐材修復，工作現場環境交織，經常受檢修時間限制，造成廢棄耐材直接被清理，給回收工作帶來影響。

4 結束語

綜上所述，廢棄耐火材料作為一種可再生利用資源，能夠有效降低鋼鐵行業的生產成本，促進環境保護和鋼鐵企業的可持續發展，從而提高鋼鐵產業生產經營的經濟效益和社會效益。目前，廢棄耐火材料在鋼鐵業中的應用已具備了一定的規模，如廢鐵溝料、廢鎂碳磚都逐漸得以綜合型的回收利用。同時，在鋼鐵業的未來發展中，還應最大限度地提高對廢棄耐火材料的應用和再生利用，不斷提升以廢棄耐火材料為原料生產的高附加值鋼鐵產品，進一步開拓廢棄耐火材料的其他應用方式。

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