上次我們發(fā)了關(guān)于使用廢舊耐火材料并不是偷工減料的文章，引起了很多耐材客戶的關(guān)注。后臺收到很多關(guān)于這方面的留言，有些是質(zhì)疑的，有些則是詢問到用量的，有些是關(guān)于回收料在二次使用過程中產(chǎn)生新物質(zhì)的問題。今天這篇文章是甘肅酒鋼科力耐材在關(guān)于回收的鎂碳質(zhì)耐火材料在二次高溫使用過程中產(chǎn)品的一些物理和化學(xué)性能發(fā)生變化，針對這些問題哪些方法可以解決再生鎂碳質(zhì)產(chǎn)品的粉化和開裂等。

摘要：

傳統(tǒng)耐火材料服務(wù)模式中，使用后的耐火材料作為廢棄物由鋼廠進行堆積或填埋處理，大多沒有回收利用，這造成了資源浪費和環(huán)境污染等多方面的社會問題。系統(tǒng)性研究耐火材料循環(huán)再利用技術(shù)，是耐材生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)與高溫工業(yè)互動發(fā)展的需要?；厥真V碳質(zhì)耐火材料在高溫使用過程中金屬鋁粉、硅粉易與碳反應(yīng)生成Al4C3、SiC，體積也增大了1.65倍，并且由于回收料中存在著一定量致密度較小的假顆粒，使產(chǎn)品的顯氣孔率增大、體積密度減小，所以其常溫耐壓強度和高溫抗折強度有所降低。對于回收鎂碳質(zhì)耐火材料的再利用，主要通過加熱水浴方法，將回收加工的鎂碳質(zhì)顆粒進行水化處理，預(yù)先把碳化鋁除去，這樣就解決了再生鎂碳質(zhì)產(chǎn)品的粉化和開裂;另一方面碳化鋁經(jīng)過一系列的變化會形成氧化鋁,進而再生成鎂鋁尖晶石，對提高鎂質(zhì)產(chǎn)品的抗侵蝕性有好處。

隨著近十幾年國內(nèi)鋼鐵冶金、有色金屬等高溫行業(yè)不斷發(fā)展和國家環(huán)保政策的影響，綠色環(huán)保越來越受重視。因此加快用后耐材回收利用，擴大資源綜合利用，研究系統(tǒng)化循環(huán)新技術(shù)等措施的開展，不斷發(fā)展循環(huán)產(chǎn)業(yè)和環(huán)保綠色耐材，符合行業(yè)發(fā)展的新趨勢。國外許多國家都非常重視廢舊耐火材料的循環(huán)利用，擁有系統(tǒng)的耐火材料循環(huán)再利用科研團隊，并制定了法令法規(guī)嚴(yán)格限制廢舊耐火材料的排放量，極大地促進了廢舊耐火材料的循環(huán)利用，其中發(fā)達國家的循環(huán)利用率已達60%以上，目前我國對耐火材料循環(huán)利用技術(shù)的研究與應(yīng)用才剛剛起步。近兩年來由于國家環(huán)保政策的影響，回收再利用技術(shù)不斷發(fā)展，使用范圍和品種不斷增加?；厥绽眠@些鎂碳質(zhì)耐火材料作為骨料和顆粒使用，不需高溫煅燒或燒結(jié)，可節(jié)約能源有效降低原料成本和處置成本。

技術(shù)原理

回收鎂碳質(zhì)耐火材料生產(chǎn)鎂碳質(zhì)產(chǎn)品主要粒級按照安德森粒級配比設(shè)定顆粒級配，采用鎂碳質(zhì)回收顆粒料、96電熔鎂砂、95鱗片石墨，添加碳化硼(金屬鋁粉、硅粉)為防氧化劑，采用熱塑性酚醛樹脂、烏洛托品為結(jié)合劑，制備出再生鎂碳質(zhì)產(chǎn)品，同時在再生鎂碳質(zhì)產(chǎn)品中引入不同粒度的回收鎂碳質(zhì)耐火材料后均不同程度地降低了材料的致密度、常溫耐壓強度、高溫抗折強度和抗渣侵蝕性，這主要是由于引入≤0.088mm回收料中的灰分對其各項性能的影響，相比較顆粒粒級越大對其影響越小，其中3～5mm的回收料對鎂碳質(zhì)產(chǎn)品致密度影響最小，引入1～3mm的回收料對鎂碳質(zhì)產(chǎn)品常溫耐壓強度和高溫抗折強度影響最小，根據(jù)以上情況，綜合產(chǎn)品性能，應(yīng)選擇合理的1～3mm、3～5mm加入量，杜絕1mm以下回收料的加入。

水化去除碳化鋁經(jīng)過一系列的變化會形成氧化鋁，進而再生成鎂鋁尖晶石，對提高產(chǎn)品的抗侵蝕性有好處。對于添加物硅粉，高溫時生成的SiC，仍可以作為抗氧化劑而提高再生鎂碳質(zhì)產(chǎn)品的抗氧化性，因此不必除去。對于碳化硼，它是非常好的抗氧化劑，在用后鎂碳質(zhì)產(chǎn)品里仍然保持原狀，留在再生鎂碳質(zhì)產(chǎn)品內(nèi)仍能發(fā)揮良好的抗氧化作用。而在用后鎂碳質(zhì)產(chǎn)品的脫碳層里，碳化硼會轉(zhuǎn)化成氧化硼，高溫下它會與氧化鎂反應(yīng)生成低熔物。因此對于含有碳化硼的鎂碳質(zhì)產(chǎn)品，在再生前應(yīng)將其脫碳燒結(jié)層去除。

存在的問題

2.1假顆粒問題

由于回收料中存在著一定量致密度較小的假顆粒，同時回收料中含有數(shù)量較多且粒度小的殘?zhí)?，而這些殘?zhí)紩刮锪喜蝗菀妆粯渲瑵櫇瘢也蝗菀谆靹?，因此使試樣的顯氣孔率增大、體積密度減小。此外，由于假顆粒的強度較低會導(dǎo)致隨著回收料加入量的增加，試樣的常溫耐壓強度和高溫抗折強度有所降低。

2.2水化問題

回收鎂碳質(zhì)耐火材料主要原料有鎂砂、石墨，外加樹脂結(jié)合劑和金屬鋁粉、硅粉等抗氧化劑，經(jīng)高壓壓制成型的耐火制品。但鎂(鋁)碳在高溫使用過程中金屬鋁粉、硅粉易與碳反應(yīng)生成Al4C3、SiC，其中回收后鎂碳質(zhì)產(chǎn)品中Al4C3在高溫下會與結(jié)合劑產(chǎn)生的水發(fā)生反應(yīng)：Al4C3+12H2O=4Al(OH)3+3CH4↑，該反應(yīng)產(chǎn)生CH4氣體，同時反應(yīng)生成的固體體積也增大了1.65倍，因此必須去除其中的Al4C3成分。

2.3加入量的影響

回收料中存在假顆粒致密度較小，此外回收料中含有數(shù)量多且粒度小的殘?zhí)?，使物料不容易被樹脂潤濕、不容易混勻，混料量越多，物料越難混勻，成型致密度越小。隨著混料量的增大，試樣的體積密度減少，但其氣孔率未見有明顯變化。常溫強度下降主要與回收料中假顆粒造成密度下降有關(guān)，高溫主要與回收料中存在一定量的雜質(zhì)有關(guān)?；厥樟现刑蓟X含量未處理完全，導(dǎo)致磚坯內(nèi)部氣孔增多、強度降低。隨著回收料加入量的增加，試驗的顯氣孔率增大，體積密度減小。

3.1消除假顆粒

對回收后的鎂碳質(zhì)耐火材料進行回收利用，在經(jīng)過揀選、除鐵渣、破碎、篩分等工藝后，回收顆粒中存在大量骨料與基質(zhì)共存的假顆粒，假顆粒的體積密度低、氣孔和裂紋等缺陷多，再利用時會明顯降低再生制品的體積密度，成型時易出現(xiàn)二次破碎、影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此為確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，必須去除假顆粒。

通過對輪碾機改造，最大限度消除假顆粒，設(shè)備改造主要滿足以下幾點：(1)選擇合理的輪碾機，碾輪與物料、物料與底板必須保證一定摩擦力，防止輪碾過程中物料堆積;(2)通過調(diào)整輪碾與底板間距，在去除顆粒表面附著物及假顆粒時，不造成對回收骨料的破壞;(3)輪碾機的處理時間不易過程，過長容易導(dǎo)致顆粒二次粉碎，因此應(yīng)選擇合理的輪碾時間;(4)處理后的鎂碳質(zhì)顆粒需二級篩分去除篩下粉料;輪碾機的處理時間短、效率高，但不能有效去除假顆粒，輪碾時間過長會造成顆粒料的體積密度隨碾壓時間的增加變化不明顯。且易導(dǎo)致顆粒料二次粉碎，因此根據(jù)試驗數(shù)據(jù)采集，鎂碳顆粒料碾壓處理的最佳時間是6-8min。

3.2水化處理方案

根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)實際情況，制作專門加熱裝置，通過水浴加熱方法，將回收加工的鎂碳質(zhì)顆粒進行水化處理，預(yù)先把碳化鋁除去，這樣就解決了再生鎂碳質(zhì)耐火材料的粉化和開裂。經(jīng)水化烘干處理后的鎂碳質(zhì)顆粒MgO含量可達到76%，與水化烘干處理前相比MgO含量提高4%左右。

處理前后顆粒對比分析

4.1顆粒外觀對比

通過輪碾和水化加工處理后，得到合格的鎂碳質(zhì)顆粒，回收鎂碳質(zhì)顆粒凈化前后對比見圖3。處理后顆粒外觀表面假顆粒明顯減少，顆粒圓度好，粒級分布較為均勻。

4.2顆粒指標(biāo)對比

回收鎂碳質(zhì)相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用

5.1產(chǎn)品方案確定

由于再生鎂碳質(zhì)顆粒與正常鎂砂相比體密有差異，為確保產(chǎn)品的致密度，根據(jù)安德生顆粒級配要求，共設(shè)定三組配比系數(shù)對產(chǎn)品指標(biāo)進行對比分析，考慮到回收鎂碳質(zhì)顆粒中引入5%～6%的石墨，因此鎂碳質(zhì)產(chǎn)品中石墨的含量按照6%～7%添加，回收鎂碳質(zhì)顆粒加入量設(shè)定30%、40%、50%三個加入量。

可以看出回收鎂碳質(zhì)耐火產(chǎn)品中的方案2、方案3、方案4、方案5、方案6各項指標(biāo)均滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.2產(chǎn)品工業(yè)使用情況

通過試驗指標(biāo)分析確定方案2、方案5體密及氣孔率等主要指標(biāo)良好，綜合考慮后，選取方案5進行產(chǎn)品生產(chǎn)并組織工業(yè)使用。采用回收的鎂碳質(zhì)耐火材料共計生產(chǎn)鎂碳質(zhì)產(chǎn)品305t，使用回收鎂碳質(zhì)顆粒154t，在某鋼廠鋼包使用的平均指標(biāo)為126.2爐，爐均侵蝕1.6mm，使用效果良好，與行業(yè)同類產(chǎn)品指標(biāo)相當(dāng)。