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如何提高用后耐火材料再生利用率
[ 時(shí)間:2017-03-14 點(diǎn)擊:898 ]
用后耐火材料是重要的二次資源,國家非常重視,制定了相關(guān)政策,以限制用后耐火材料長期堆放所造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染,并鼓勵鋼廠、耐火材料企業(yè)對用后耐火材料開展各方面研究工作。要提高我國用后耐火材料再生利用率,需要在處理工藝和技術(shù)難點(diǎn)上下功夫。
用后耐火材料的處理工藝
耐火材料品種繁多,使用的原材料復(fù)雜多樣,造成用后耐火材料種類繁雜。對用后耐火材料的處理,要注意耐火材料的使用部位、侵蝕程度、耐火材料的種類等幾個(gè)方面,采用不同的處理工藝。目前,國內(nèi)鋼廠往往把用后耐火材料進(jìn)行統(tǒng)一堆放處理,造成不同品種、不同等級的耐火材料混雜在一起,分揀困難,對耐火材料的再生利用不利。
對用后耐火材料的處理應(yīng)考慮以下幾方面:一是鋼廠應(yīng)根據(jù)使用部位和品種的不同對用后耐火材料進(jìn)行分類堆放,便于揀選,防止混雜和有害物質(zhì)的進(jìn)入。二是對分類堆放的用后耐火材料,根據(jù)燒結(jié)程度及侵蝕情況進(jìn)行分類處理。首先進(jìn)行人工揀選,去掉耐火材料表面的鐵、鋼、渣等。三是結(jié)合不同耐火材料用后侵蝕情況及結(jié)合強(qiáng)度,采用不同的方法進(jìn)行分別處理。四是對于滑板等功能元件,由于少量損壞而廢棄的制品,可將其侵蝕部位去除,進(jìn)行修復(fù),制備出新制品再行利用。
不同侵蝕部位的具體描述如下:
侵蝕嚴(yán)重的工作層和過渡層:將工作層及過渡層按圖1所示工藝進(jìn)行處理,制備的再生料用于造渣劑或作為耐火原料降級使用。
原磚層非工作面:根據(jù)非工作面的燒結(jié)程度采用不同的處理工藝。
以鎂碳磚和澆注料為例,鎂碳磚主要依靠樹脂固化形成碳的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使制品具有強(qiáng)度。但用后鎂碳磚非工作面基本不形成陶瓷結(jié)合,物料顆粒之間結(jié)合強(qiáng)度相對較弱,可采用圖2所示工藝處理。表2為某鋼廠按上述工藝生產(chǎn)的再生鎂碳磚與新鎂碳磚的性能比較。由表1可見,再生鎂碳磚的使用性能完全優(yōu)于新鎂碳磚,可以用于鋼包工作襯。
對于用后澆注料,首先進(jìn)行粗破,然后將破碎后的顆粒料置入含添加劑的水溶液中進(jìn)行浸泡,以降低顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度。浸泡后的顆粒料經(jīng)細(xì)破、除鐵、篩分、浮選提純、均化處理后制得合格的再生料,用于耐火材料的生產(chǎn)。工藝流程見圖3。
對于己形成陶瓷相結(jié)合的非工作層,由于材料內(nèi)部形成陶瓷結(jié)合相,物料顆粒間結(jié)合強(qiáng)度高。經(jīng)過簡單的破粉碎處理后,再生料中假顆粒含量高,物料體積密度低、內(nèi)部氣孔率高,影響再生料的利用。對于這類耐火材料的再利用,須在細(xì)碎過程中延長粉碎時(shí)間,通過反復(fù)研磨降低假顆粒含量。該處理工藝生產(chǎn)的細(xì)粉量較大,細(xì)粉中雜質(zhì)含量較高。
綜上所述,為提高用后耐火材料的再利用率,耐火材料科研人員應(yīng)重點(diǎn)研究耐火材料再生處理工藝,以及再生處理所需的特制生產(chǎn)設(shè)備;通過對不同品種用后耐材采用不同的處理工藝,對用后耐火材料的非工作層進(jìn)行加工處理,以制備出高檔再生耐火原料。
方法和技術(shù)一覽
精料精用。經(jīng)處理后的用后耐火材料顆粒,優(yōu)先考慮再生耐火材料制品,細(xì)粉考慮其他用途,如冶金輔料或降級使用。
再生原來產(chǎn)品。如:用后鎂鋁磚再生鎂鋁磚,用后鎂鉻磚再生鎂鉻磚。
再生其他產(chǎn)品。如:用后滑板再生用于高爐主溝料,用后鎂鉻磚再生用于引流砂。
降級使用。如:鋼包工作襯用后鋁鎂澆注料再生用于鋼包永久襯澆注料,用后主溝料再生用于渣鐵溝渣料。
消除假顆粒技術(shù)。一是采用特殊處理設(shè)備,如處理用后鎂碳磚特制碾壓設(shè)備,消除假顆粒95%以上。二是采用特殊工藝,如水浸+攪拌+溫度的工藝。
分離、提純技術(shù)。采用風(fēng)選分離細(xì)粉,如通過風(fēng)選將用后鎂碳磚石墨收集。采用選礦技術(shù),對用后耐火材料進(jìn)行提純。
再生工藝技術(shù)。根據(jù)用后耐火材料再生原料特點(diǎn),采取相應(yīng)工藝生產(chǎn)再生制品。如顆粒級配、混練時(shí)間、結(jié)合劑種類、用量、成型壓力等都要相應(yīng)改變。
應(yīng)注意的問題
一是了解用后耐火材料來源,要清楚耐火材料曾經(jīng)用于什么高溫窯爐,用在什么部位,材質(zhì)是什么,由什么化學(xué)成分和相組成。
二是對物料進(jìn)行均化處理。耐火制品等級較多,使用的原料等級也各不相同,造成用相同的用后耐火材料制備的再生料化學(xué)成分具有一定差異。因此,應(yīng)對再生料進(jìn)行均化處理,降低再生料因化學(xué)成分的不同對再生制品性能造成的影響。
三是注意假顆粒的去除。假顆粒的密度較小,氣孔率大,物料的結(jié)合程度相對于新料較松散,用于制備再生制品會嚴(yán)重影響制品性能。生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制工藝,降低假顆粒含量。
四是重視再生料生產(chǎn)時(shí)結(jié)合劑的選擇。由于再生料表面性狀發(fā)生變化,制備再生磚時(shí)應(yīng)根據(jù)再生料的情況選擇合適的結(jié)合劑和加入量。
五是用后耐火材料中存在的有害物質(zhì)必須經(jīng)無害化處理后再行利用,如含有Cr6+的用后鎂鉻磚,只有將Cr6+變成Cr3+才能應(yīng)用。
六是形成陶瓷相結(jié)合的用后耐火材料的處理比較難,要采取相應(yīng)特殊工藝進(jìn)行處理。
七是有些鋼廠用后耐火材料混級堆放,由于成分復(fù)雜,只能降級使用。
八是用后耐火材料組成、礦相、結(jié)構(gòu)肯定發(fā)生變化,對再生耐火材料質(zhì)量有較大影響,必須給予充分重視。要采取相應(yīng)措施,保證再生產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。
九是要考慮用后耐火材料處理的成本問題,采用的方法、工藝要有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
十是要考慮再生耐火材料對鋼水質(zhì)量的影響,加強(qiáng)對有害成分的控制。
未來發(fā)展趨勢
未來,應(yīng)采用各種技術(shù)對用后耐火材料進(jìn)行科學(xué)處理,有效分離出各級顆粒及細(xì)粉,作為再生制品原料使用。根據(jù)用后耐火材料種類不同,采取相應(yīng)技術(shù)和設(shè)備,最大限度消除假顆粒,提高再生耐火材料的質(zhì)量。為保證再生產(chǎn)品質(zhì)量,應(yīng)根據(jù)再生原料特點(diǎn),采用階梯模式,按級使用。對用后耐火材料要進(jìn)行有效利用、綜合利用、全部利用。既要再生各種耐火材料,也要考慮其他應(yīng)用領(lǐng)域。