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耐火材料回收再利用

耐火材料是为高温工业服务的重要基础材料。

随着我国经济的进一步发展,以及冶金、建材、化工等高温工业新技术发展对耐火材料的要求,耐火材料工业按照循环经济的3R(减量化Reduce、再利用Reuse、再循环Recycle)原则操作,通过实施清洁生产和物质循环,自主创新,完全可以提高资源利用率,生产出性能系列化的优质产品,并充分回收利用废旧耐火材料,实现保护环境,走可持续发展的道路国外耐火材料回收与再利用概况国内耐火材料回收与再利用概况耐火材料再利用举例循环利用工业废渣制备耐火材料项目年份固体废弃物总量(亿吨)增长率(%)工业固废排放量(万吨)增长率(%)综合利用(亿吨)利用率(%)200310.0 6.21940.9-26.3 5.654.8200412.019.51762.0-7.7 6.7855.7200513.413.11654.7-6.17.756.1200615.212.71302.1-21.39.2659.6200717.615.91196.7-8.111.0362.1200819.08.3781.8-34.6712.364.3低高高低低高目前,我国的耐火材料年消耗量达1600万吨,用后的废旧耐火材料达700万吨。

废旧耐火材料占耐火材料总消耗量的40%。

日本仅一家年产168 万吨钢的电炉厂,每个月就有900吨的废旧耐火材料产生;美国的钢厂每年产生100 万吨废弃的耐火材料,而且大部分被掩埋。

目前,对耐火材料废料的再利用研究主要是将其做为辅助原料降级使用,以很小的比例掺入到耐火制品,水泥,陶瓷或玻璃产品中,并且是以降低产品质量为代价的。

这些用后耐火材料若经过拣选、分类和特殊的工艺处理,能够获得价值很高的耐火原料。

用这些加工处理后的再生料,不但可以生产优质的不定形耐火材料,而且还能再生出优质的定形产品,有些可以作为冶金辅料,如溅渣护炉料、造渣剂等,同时也可以在建筑、水泥和农业方面得到应用。

国内耐火材料回收与再利用概况耐火材料再利用举例循环利用工业废渣制备耐火材料国外的许多国家,尤其是发达国家,对废弃耐火材料的再利用非常重视,并且发展也很快,因此耐火材料的再利用率一般都比较高。

有的钢厂已达到了80%以上。

有的公司与大学以及研究机构合作对废弃耐火材料的再利用进行了深入研究。

有的成立了专门回收和再加工利用用后耐火材料的公司,用后耐火材料正朝着全部被利用的方向发展,有的企业正朝着耐火材料零排放的方向发展。

日本日本废弃耐火材料的再生利用率较高,达到90%。

(1)2001年,新日铁公司每个月将所产生的1000 t废弃物进行处理,其中760 t经过处理后可作为路基材料,剩下的240 t再利用生成新的耐火材料。

开发出用废料生产连铸用长水口的生产方法(2)钢铁工业用后的耐火材料主要用作造渣剂或渣调节剂,也可作为型砂的替代物;出铁沟Al203-SiO2-C(ASC)浇注料已有50%得到再利用,主要用作出铁沟不定形耐火材料的骨料;用后镁铬砖料做偏心底出钢口的填料,其开浇率大于8%;A—MA浇注料回收后用作修补料和喷补料,也可以再加工制成耐火砖。

(3)鹿岛钢铁厂成功地研究出滑板的再利用工艺,他们使用浇注料浇注复原的方法和圆环镶嵌法,使修复后滑板的使用寿命与新滑板一样。

(4)日本知多钢厂以废砖为主原料,开发出钢包底周边捣打料、钢包浇注料以及定形产品。

如用85%再生料和15%的新料生产出的电炉熔池部位用不烧镁砖,以90%的再生料和10%新料生产出的电炉渣线用镁碳砖,以及全部用再生料生产出的RH底烧成镁铬砖等,其使用效果与原始砖(新砖)基本相同。

日本知多钢厂用后耐火材料的再利用率达到了50%~100%。

项目W(MgO)%W(C)%显气孔率%体积密度g/cm3耐压强度MPa侵蚀速度mm/次再生砖81.013.1 5.1 2.83500.11原始砖84.012.0 4.0 2.80400.10知多钢厂利用废砖生产的再生砖与原始砖性能对比另外,日本每年还从中国购买旧耐火材料,例如废旧滑板、废旧玻璃窑砖、废旧高铝砖。

隧道窑下部用后的粘土砖加以再利用。

法国成立于1987年的法国Valoref公司,专门做全球废弃耐火材料生意,发明了许多回收利用来自玻璃、钢铁、化工、垃圾焚烧等工业的大多数废弃耐火材料的技术,也开发了一种最佳回收利用拆炉法。

法国玻璃窑用耐火材料的回收利用率,1993年为24%,1997年为60%。

意大利意大利Officine Meccaniche di Ponzano Venetto公司开发出一种回收利用用后耐火材料的方法,此方法主要用于回收各种炉子、中间包、铸锭模和钢包内衬的耐火材料,并将所回收的耐火材料直接喷吹人炉,以保护炉壁。

美国定了3年计划,来延长耐火材料的使用寿命和回收利用废弃耐火材料。

政府的支持,生产企业、用广和研究机构之间的台作,加强了对用后耐火材料再利用的研究。

回收耐火材料的应用范围是脱硫剂、炉渣改质剂(造渣剂)、溅渣护炉添加剂、铝酸钙水泥的原料、耐火混凝土骨料、铺路料、陶瓷原料、玻璃工业用原料、屋顶建筑用粒状材料、磨料和土壤改质剂,或制造成原材质耐火产品。

美国对用后白云石砖作为土壤调节剂和造渣剂进行了研究,取得了良好的结果。

如今,美国的废弃耐火材料量已经减少很多。

韩国韩国浦项钢铁公司统一把用后耐火材料回收,经过拣选和破碎成40nm以下颗粒,拣出废钢和不同的耐火材料。

废钢做为炼钢原料,而耐火材料根据不同类别,分别作为耐火材料的原料、溅渣护炉料等冶金辅助料和铺路料。

国外耐火材料回收与再利用概况耐火材料再利用举例循环利用工业废渣制备耐火材料我国目前年产各类耐火材料约1600万t,按使用时消耗掉60%计算,用后的废旧耐火材料还应有700万t,这是一个非常庞大的数字,如果加以利用,既可一年节约1000多万t耐火原料,又可减少固体废弃物的排放。

我国用后耐火材料再利用率不足20%,近几年,随着国内环保政策的贯彻实施,耐火材料市场竞争的加剧,用后耐火材料的再利用逐步受到重视。

目前,国内已有不少企业和科研机构看到了用后耐火材料回收利用的的广阔前景和重要性,积极地开展了这方面的研究和应用,努力提高用后耐火材料的回收再利用率。

有的钢厂把用后镁碳砖再贴补到转炉和电炉衬上,以降低耐火材料的消耗;有的用用后镁碳砖加工成颗粒作为电炉填充料;特别是有的耐火厂生产镁碳砖和铝碳砖时,加少量用后的镁碳砖和连铸铝碳材料以降低成本。

玻璃窑用AZS砖(收,有的做成各种散装耐火材料,有的作为滑板的原料,经济效益和社会效益都比较显著。

上海市综鼎资源再生利用有限公司是宝钢集团公司下属的一家专业性处置及开发、加工宝钢所有废耐火材料的生产型企业。

主要产品有:废旧的滑板、镁碳砖、镁铝砖、浇钢砖、碳化硅砖和废白刚玉及其加工颗粒产品。

安阳钢铁公司炼钢厂25 t钢包用水玻璃结合的铝镁浇注料,用后解体,每年可得到3000 t的废料。

将废料加工成颗粒料,在新的浇注料中加入20%进行试用,在25 t钢包上使用了105炉,全年平均使用寿命为97.3炉,比原来的还高出3炉。

攀枝花钢铁集团钢城企业总公司冶金辅料分公司的主业务是回收攀钢废弃的高铝砖、镁铬砖、滑板、废弃浇注料等,年回收量在10000 t左右。

利用这些废弃耐火材料,研究开发出铝碳质浇注料、镁质护炉料、镁铬质打结料等4个系列20多个新产品。

2004年创产值400余万元,平均年节约采购成本数十万元。

台湾中钢公司每年用耐火材料9万t,用后废旧耐火材料约4万t。

经过几年努力,已将厂内积存的600100 t旧耐火材料全部利用,其中回收用作造渣剂的每年达到6528 t,回收用作耐火原料的每年达到9768 t,2003年的回收利用率达到68%。

国外耐火材料回收与再利用概况国内耐火材料回收与再利用概况循环利用工业废渣制备耐火材料以LF炉和小电炉用后镁碳砖为原料,经过一系列的制备过程,制备出再生镁碳砖,具有良好的理化性能。

LF炉和小电炉用后镁碳砖拣选、除去表面夹杂渣、氧化层水化处理再生料颗粒破碎()46%22%32%⎧⎪⎨⎪⎩大颗粒中颗粒质量分数小颗粒添加剂4%热固性酚醛树脂250MPa成型1905h⨯℃热处理成品用后镁碳砖来源用后砖的使用量%w(C)/%体积密度/(g/cm3)显气孔率/%耐压强度/MPa普通电炉9715.8 2.95545 LF炉渣线9711.8 3.00756 LF炉渣线9713.4 2.97274再生镁碳砖性能指标以钢包内衬用后铝镁浇注料为原料,制备出的再生浇注料,其性能具有较大的提升。

钢包内衬用后铝镁浇注料人工拣出渣块、铁皮颚式破碎机破碎10mm过筛.mm⎧⎪⎨⎪⎩筛下统料为骨料粒度<0088一级高铝矾土熟料烧结镁砂3.-..-.水玻璃(模数2833,密度140145g/c m)-氟硅酸钠促凝剂⎫⎬⎭浇注料粉料耐压强度/MPa抗折强度/MPa烧成后线变化率抗热震性体积密度110℃1400℃110℃1400℃(1400℃)/%(1100℃水冷)/次g/cm328.175.58.818.4-1.8>15 2.45铝镁再生浇注料性能指标孙枫、柯昌明对国内某钢厂用后的中间包永久衬浇注料进行了回收利用的研究,研制了再生中间包永久衬浇注料,并与未加回收料的浇注料的性能进行了对比,发现:以70%回收料颗粒和30%的特级矾土、水泥、膨胀剂等制成的再生中间包永久衬浇注料,其体积密度、显气孔率、常温耐压强度、抗折强度和抗热震性等指标均好于原浇注料。

所以,对用后废弃浇注料采用合适的回收处理工艺,完全可以使之再生利用。

试样制备过程mm 用后废料中拣选出>15的料块清除杂质粘附的绝热板材料夹杂废钢、渣mm人工破碎 粒径<15025mm<颚式破碎机破碎 粒径-mm -mm -mm锤式破碎机破碎 粒径分别为 31、53、105轮碾机对颗粒表面预处理再生骨料⎫⎪⎬⎪⎭特级矾土(<0.088mm)硅微粉铝酸钙水泥膨胀剂、结合剂模具中成型1h 自然养护脱模11024h ℃、烘干14503h ℃、热处理处理前处理后各试样在烘干及煅烧后的显气孔率、体积密度、耐压强度和抗折强度。

体积密度的变化显气孔率的变化抗折强度的变化抗压强度的变化用回收料制成的再生浇注料,在不用热处理温度下的各项性能指标都好于原浇注料,而且用经轮碾处理的回收料制成的再生浇注料,其各相指标也均好于未轮碾处理的回收料。

这说明回收料进行轮碾处理工艺是可行的,而且处理的回收料是完全可以在利用的。

钟莲云、吴伯麟等研究硅铝酸及刚玉质耐火材料废料的再生利用技术。

通过将废料适量体系的助溶剂配合,采用冷等静压成型工艺或可塑成型工艺和低温快烧工艺,制备了氧化铝含量为50%-70%的性能优异的陶瓷研磨介质。

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