《鋼鐵、水泥用耐火材料循環利用技術要求》地方標準的研究與制定

輝福美 魯志燕

(云南濮耐昆鋼高溫材料有限公司)

1 前言

耐火材料是鋼鐵、水泥行業的重要輔助材料，在鋼鐵、水泥行業有著廣泛的應用，分別占耐火材料產量的65 %-75 %和8 %-12 %[1]，而這些耐火材料在用后便成為廢舊耐火材料，若能將其進行回收循環利用，可大幅降低耐火材料行業的制造成本，同時帶動鋼鐵、水泥行業工業產品的成本降低，勢必帶來顯著的環境、經濟與社會效益。

2020年全國耐火材料產量高達2477.99 萬噸(數據來源:中國耐火材料行業協會統計數據)，而鋼鐵、水泥行業是消耗耐火材料最多的行業，也是產生廢舊耐火材料最多的行業，據不完全統計，鋼鐵、水泥行業廢舊耐火材料達700 萬噸以上。廢舊耐火材料一方面占用了土地空間;另一方面也對環境造成了嚴重污染;同時也浪費了礦產資源，與當前節能環保理念相背離。在本項目研究之前，鋼鐵、水泥用耐火材料的循環利用尚無國家和行業的統一標準，通過研究與制定《鋼鐵、水泥用耐火材料循環利用技術要求》地方標準，規范回收處理工藝，固化回收技術指標，提高廢舊耐火材料的回收利用率，使廢舊耐火材料的回收利用實現工業化，促進工業固體廢舊資源綜合利用產業得到更快更好的發展。

2 耐火材料循環利用現狀分析

2.1 國外耐火材料循環利用的現狀

國外發達國家對用后耐火材料極為重視，從資源、環保的高度去認識用后耐火材料，甚至制定法令法規嚴格限制用后耐火材料的排放量，特別對用后耐火材料的循環利用工藝和處理技術的研究起步較早，用后耐火材料循環利用率已達60 %以上[2]，并在不斷提高，正在向全部被利用、零排放的方向發展。

各個國家耐火材料循環利用技術及現狀如下表1所示。

表1 各個國家耐火材料循環利用技術及現狀

2.2 國內耐火材料循環利用的現狀

我國對用后耐火材料循環利用的認識薄弱，研究起步相對較晚，循環利用率與發達國家相比較低。據有關報道，我國用后耐火材料的再利用率約30 %，即使是循環再利用的部分，也是以降低產品質量為代價的[8]。近年來，國內各大鋼鐵、水泥行業和大部分耐火材料生產單位廠(例如寶鋼、臺灣中鋼鐵、武鋼、太鋼、鞍鋼等) 不斷開展用后耐火材料相關的研究及應用工作，形成眾多技術成果并已轉化應用，對用后耐火材料的重視程度明顯提高[9]。

2) 國外發達國家非常重視對廢舊耐火材料的循環利用，循環利用率較高，并在不斷提高。我國對用后耐火材料循環利用的研究雖然起步較晚，循環利用率相對較低，但近年來，各大鋼鐵、水泥行業和大部分耐火材料生產單位不斷開展廢舊耐火材料相關的研究及應用工作，開始重視用后耐火材料的回收及再利用。

圖1 用后耐火材料處理情況

圖2 自行處理后是否檢測指標

3 耐火材料循環利用的方式

結合多年經驗以及調研收集的數據，并參考耐火原料及產成品指標要求，制定了循環利用耐火材料檢測指標要求。

銷售人員勝任素質模型的構建——以武漢市某IT企業為例………………………………………………………… 李盼盼（4/42）

4 水泥用耐火材料循環利用地方標準的制定

通過市場調研發現，國內諸如通達股份、華威、瑞泰科技等耐火材料生產企業利用情況相對較好，但回收利用率普遍在30 %左右，云南省耐火材料的回收利用率低于國內平均水平，在10 %-20 %之間，且國內外無相關的標準，而耐火材料種類繁多、各個公司回收質量參差不齊。因此制定標準，規范耐火材料循環利用基本流程、基本工序及各工序的技術規范，為鋼鐵、水泥行業耐火材料循環利用的生產組織管理、工藝流程設計提供技術支撐。

編者按：沈乾若老師畢業于北京大學物理系，后移民國外，長期在加拿大從事中小學教育工作，同時也十分關注中國大陸的教育形勢；現為加拿大博雅教育學會會長.她的文章介紹并評述了加拿大小學教育的近況，對長期引進西方教育理念的中國數學教育界會有借鑒，對中學教育亦有借鑒.文章雖僅涉及小學，但鑒于上述，特刊出以引發我們思考.

4.1 循環利用耐火材料分類

經過分類、表面處理、水化處理、干燥、破粉碎、篩分、除鐵之后，廢舊耐火材料的檢測指標滿足相對應的原料指標要求，代替原料生產的產品滿足相對應的產品指標要求。通過二十余年的耐火材料回收和利用的經驗積累及處理技術的不斷提升，總結提煉出一條完整的回收處理工藝如下:

【中醫解讀】這六路“神劍”其實是以六個穴位命名的。這些穴位雖然沒有武俠小說描述的神奇威力，但確實有一定的保健效果。

表2 循環利用耐火材料分類

4.2 循環利用基本流程

按材料主要成分的不同將循環利用耐火材料分為A、B、C、D、E五類，具體內容見表2。

1) 鋼鐵、水泥行業是消耗耐火材料最多的行業，也是產生廢舊耐火材料最多的行業，廢舊耐火材料既占用土地空間，也對環境造成了嚴重污染，同時也造成礦產資源的浪費，不利于當前節能環保理念的實現。

4.3 技術指標

根據目前的技術及研究成果，耐火材料循環利用方式主要有以下幾種方式:將用后耐火材料經過揀選和物理粉碎加工成不同顆粒，作為冶金輔料和耐火骨料等使用;對于損壞少、性能變化不大的用后耐火材料，回收處理后用在性能要求更低的耐火構件部位;通過物理化學等方法進行回收處理，獲得性能達到或接近原始材料的再生顆粒，進行再生利用;合成新材料后使用[10-13]。

表3 循環利用耐火材料技術指標

5 結束語

回收→預分類→表面處理→水化處理→干燥→破粉碎→篩分→除鐵→取樣→檢驗→包裝儲存與運輸→利用。

通過調研62 家鋼鐵、水泥行業對用后耐火材料的處理、使用現狀，可知24 %的企業自行處理用后耐火材料，55 %的企業委托耐火材料生產廠家或耐火材料回收廠家回收處理用后耐火材料，21%的企業采用自行處理和委托處理相結合的方式處理用后耐火材料。自行處理的方式多為簡單破碎后降檔用于原料或混入產品(水泥)，回收過程中有企業反映存在因回收數量少，回收單位不愿意回收、回收處理不及時，現場積壓嚴重、需對用后耐火磚進行分類揀選，企業不愿投入人工成本、需去掉腐蝕變質層并清理干凈，企業無相應的能力、含有鈀釘、鐵塊、錨固件的耐火材料清理不干凈，容易導致回收設備卡堵、磨損加劇，設置毀壞設備等問題，且自行處理的行業中有43 %不對指標進行檢測。

3) 《鋼鐵、水泥用耐火材料循環利用技術要求》地方標準適用于鋼鐵、水泥行業爐窯窯襯用耐火材料的循環利用，主要規定了耐火材料循環利用的基本原則、分類、基本流程、主要工序、技術指標等。

4) 《鋼鐵、水泥用耐火材料循環利用技術要求》地方標準的制定，綜合考慮了耐火材料回收循環現狀和耐火材料用戶及廠家的要求，對提高廢舊耐材的利用率、減少廢舊耐火材料的排放量有促進作用。

由圖2可知，大孔生態混凝土的抗壓強度與孔隙率大小密切相關，當膠凝材料體系相同時，S95系列混凝土抗壓強度值高于FA系列，且孔隙率越高抗壓強度值越小，以膠材總量450 kg/m3的FA系列大孔生態混凝土為例，孔隙率為15%的抗壓強度比孔隙率為25%提高了43.9%.這是由于大孔生態混凝土中骨料之間主要是點接觸，有外界荷載作用時，作用力主要由接觸點傳遞，且因接觸面積較小而產生應力集中.當孔隙率較大時，骨料之間的膠結點數量及面積減少，骨料結構容易產生破壞[5-6]，抗壓強度偏低.由于S95級礦粉的活性要優于FA的活性，因此當孔隙率及W/C相同時，S95礦粉系列的抗壓強度要略高于FA系列.

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5) 在資源和環境形勢更加嚴峻的當下，開展資源綜合利用，研究耐火材料資源及耐火材料的回收循環利用具有現實意義和歷史意義。