浅谈国内废旧耐火材料的再利用

浅谈国内废旧耐火材料的再利用

王安杰

近年来，随着我国钢铁产量的迅猛增长，国内耐火材料的消耗量也大大增加。据统计，目前我国耐火材料的总消耗量超过900万吨，用后的废旧耐火材料达到400万吨，废旧耐火材料的比例达到耐火材料总消耗量的45%。而当前这些废旧耐火材料的处理方式仍是大多数被当作工业垃圾填埋，仅有少量被粗糙利用，这不仅浪费了资源，也污染了环境。如果将废旧耐火材料进行处理可以得到较高品位的再生原料，运用这些再生原料以及优化其结合剂和添加剂不但能够生产优质的不定形耐火材料也能生产出优质的定型耐火材料，不仅节约了国家的矿物资源和能源，而且减少了环境污染。

对废旧耐火材料的再利用，国外起步较早，其回收利用率增加较快，像欧洲、日本、台湾等有的钢厂的耐火材料再利用率达80%以上，并有向耐火材料零排放方向发展的趋势。而我国耐火材料的再利用工作起步较晚，只有宝钢对其进行了较为深入的研究，但再利用率仍然很低。

1 耐火原料的综合利用

从耐火材料资源来看，我国耐火原料矿藏储量非常丰富，尤其是铝矾土原料、镁质原料和石墨方面具有得天独厚的优势。但近20年变化很大，铝矾土矿储量达 1.2亿吨的山西阳泉经过近百年的开采，品位较好的铝矾土矿藏濒临枯竭。当年闻名于世的山东省焦宝石由于开采量大及年代久远，已有如博山铝土矿、洪山铝土矿相继于上世纪 90 年代闭坑转产或破产重组。还有如镁质耐火原料矿藏经过长期的开采，主矿区域和精矿均逐步减少，有的现已从露天开采转入地下开采。另外每年因不规范开采所浪费的小矿、边角矿在大量增加，使资源严重浪费。

面对矿藏资源逐年减少，资源严重浪费的现象，节约资源，综合利用资源已是当务之急。耐火原料的综合利用，是社会发展的需要，是一种必然。必须引导原料矿山组织科学开采，对资源进行优化综合利用，特别是不同品位矿藏的均化处理，杜绝乱采乱挖，逐步促进资源的更合理利用，使有限的资源发挥最大限度的作用，实现可持续发展。同时，耐火材料行业技术工作者也要进一步提高思想认识，重视对一些低品位、边角矿的利用力度。

2 废旧耐火材料的再生利用

耐火材料的废弃不仅浪费了资源，而且给社会环境也带来了巨大危害。大量废旧耐火材料的填埋不仅占用了土地，若经风化和雨淋还易造成土壤土质的破坏，而且有些废旧耐火材料如含铬耐火材料可以致癌，有些如含锆耐火材料具有放射性。随着我国对循环经济、可持续发展战略的推进，对用后废旧耐火

材料开发利用的力度也逐渐增大，使废旧耐火材料的再生利用向高技术、高技术附加值方向发展。

2.1冶金工业用废弃耐火材料的再生利用

众所周知，冶金行业用耐火材料的总消耗量占到各行业耐火材料总消耗量的70%，处理好冶金行业用废旧耐火材料是做好废旧耐火材料再生利用的重中之重。

宝钢每年约有6~7万吨废旧耐火材料，约占耐火材料年总消耗量的50%，这些废旧耐火材料主要来源于钢包砖、转炉砖、连铸三大件、鱼雷罐车料、高炉出铁口料以及精炼炉用耐火材料等。废旧耐火材料再生利用的工艺流程如下：

废弃耐火材料分类堆放分拣出去渣层破粉碎

筛选规格按一定比例掺入新产品中配料、混炼困料成型热处理制品

据文献，宝钢田守信、冯慧俊等人在废旧镁碳砖的回收利用方面做了大量工作并取得了很好的成效。首先，要再生出优质的镁碳砖，必须保证再生原料的均匀性和稳定性，因此必须解决不同级别废旧镁碳砖的混杂问题，要求拆炉时将用后镁碳砖小心分类，把不同级别的镁碳砖分拣开，分类堆放。另外，若把用后镁碳砖作为有用的再生镁碳砖原料，就必须除去镁碳砖内的碳化铝（Al4C3），因为镁碳砖在高温环境下的使用过程中金属铝粉会与碳发生氧化还原反应生成碳化铝，而碳化铝极易发生水化反应导致再生制品性能严重下降。利用处理后的再生原料为主要原料制备的镁碳砖制品（80%再生颗粒料，20%的新原料），其外观良好无裂纹，切砖检查内部密实无裂纹、无颗粒分布不均现象，指标完全超过同类产品的国家行业标准。再生镁碳砖在宝钢300t钢包上渣线部位批量试用，使用寿命和用后残厚与非再生镁碳砖无差别，其使用性能达到钢包正常使用的镁碳砖水平，能够满足多种精炼工况条件下大型钢包对上渣线的要求。

山西新临钢钢铁公司的任魁锋等人选择铝镁尖晶石质废钢包浇注料在炮泥中再生利用，使用效果较好。从钢包拆包现场拣选出粒度大于20mm的废弃的铝镁尖晶石质钢包浇注料，除去表面粘附的废钢和残渣等杂质，再经人工破碎、颚破、锤破以及球磨机破碎成粒度为1~5mm的再生颗粒料和<0.088mm的再生细粉。将这些再生料用在中小型高炉炮泥中，完全满足高炉出铁口的要求。再生料的掺入比例在无水炮泥中达到40~60%，在有水炮泥中达到30~40%。

济南钢铁总公司的马明锴等人将炼钢厂废弃的滑板、座砖、水口、塞棒等铝碳质耐火材料回收用于高炉铁沟捣打料部分替代高铝钒土，在实际应用中取

得较为理想的效果，提高了铁沟料的使用性能，增加了通铁量，降低了铁沟料的成本。废弃的炼钢厂含碳耐火材料在再生铁沟捣打料中的掺入比例达到40%以上。

对于一些功能性耐火材料可以经过简单再加工后直接再利用，如滑板修复技术。即使那些分拣出的无法用作再生耐火材料的废旧耐火材料也可被加工用作溅渣护路料、造渣剂等冶金辅料以及用作建筑材料、水泥原料和回填用料等。

2.2其他工业用废弃耐火材料的再生利用

陶瓷工业中大量的废弃的匣钵和硼板经拣选破粉碎后可以以一定比例的再生原料用于生产磁砖或西式琉璃瓦以及生产墙地砖和渗水砖。以50~70%的莫来石-刚玉质辊道窑陶瓷辊棒废料为原料再添加高岭石、滑石、碳酸钙和碳酸钡等粉料经一定的生产工艺可生产铝含量为50~60%的高档耐磨研磨介质。

玻璃工业中，停窑检修拆下的废硅砖，有30~35%可重新利用制作成工作池和蓄热室顶用硅质砖和轻质隔热硅砖。宝钢根据硅质耐火材料在玻璃工业使用过程中完全转化为防石英提出可将废弃硅质耐火材料用于玻璃生产的原材料。

水泥工业中，根据水泥工业的自身特点，采用相应的技术对耐火材料废弃物进行处理替代水泥生产原料，降低生产成本，实现变废为宝。国内有人曾对水泥回转窑废弃镁铬砖的再循环利用做了大量研究工作，将镁铬砖中的Cr6+还原成Cr3+，降低危害，再经拣选加工成再生料，用于生产回转窑低温带部位使用的镁铬砖，使用证明具有优良的抗碱性和低热导率等特性，使用效果良好。

3 北京通达在废弃耐火材料的再生利用中的成果

北京通达耐火技术有限公司坚持以科技为先导，努力提高产品质量，延长使用寿命，以达到节约能源和节约原材料资源的目的，走资源节约道路。通达公司依靠自身的行业优势，依靠研发中心强大的科研能力，在产品的开发与应用过程中，利用了大量工业废弃物作为原料再生不定形耐火材料，应用于不同领域。对于废弃物，技术人员并不是将其简单的掺入到产品中，而是与先进的再生技术结合起来，保证再生产品的理化指标和使用寿命达到甚至超过原产品水平。

北京通达对工业固体废弃物的再利用有近20年的经验和技术，拥有比较深厚的技术基础。公司将废陶瓷、废硅砖等经过回收再加工成不同粒度的再生料，开发出多种再生产品，服务于不同行业。公司还将生产过程中产生的除尘粉引用到耐火浇注料中，得到性能优良的产品。

4结语

国内外的有关试验研究表明，以高比例的废旧耐火材料制成的各种优质再生耐火材料其性能能够接近、达到甚至超过原产品水平。废旧耐火材料是廉价

的再生资源，用好了这些再生资源可为企业带来丰厚的经济效益和良好的社会效益。目前，国内的废弃耐火材料再利用率还不高，其利用方式还是简单的、粗放的，没有与先进的技术结合起来。因此，耐火材料行业工作者必须以提高废旧耐火材料的再生利用率为目标，以技术创新为动力，强化节约资源和保护环境意识，以强达的技术为支撑提高再生料的再利用率，不断开发高性能和使用效果的再生产品。