《钢铁、水泥用耐火材料循环利用技术要求》地方标准的研究与制定

辉福美 鲁志燕

(云南濮耐昆钢高温材料有限公司)

1 前言

耐火材料是钢铁、水泥行业的重要辅助材料，在钢铁、水泥行业有着广泛的应用，分别占耐火材料产量的65 %-75 %和8 %-12 %[1]，而这些耐火材料在用后便成为废旧耐火材料，若能将其进行回收循环利用，可大幅降低耐火材料行业的制造成本，同时带动钢铁、水泥行业工业产品的成本降低，势必带来显著的环境、经济与社会效益。

2020年全国耐火材料产量高达2477.99 万吨(数据来源:中国耐火材料行业协会统计数据)，而钢铁、水泥行业是消耗耐火材料最多的行业，也是产生废旧耐火材料最多的行业，据不完全统计，钢铁、水泥行业废旧耐火材料达700 万吨以上。废旧耐火材料一方面占用了土地空间;另一方面也对环境造成了严重污染;同时也浪费了矿产资源，与当前节能环保理念相背离。在本项目研究之前，钢铁、水泥用耐火材料的循环利用尚无国家和行业的统一标准，通过研究与制定《钢铁、水泥用耐火材料循环利用技术要求》地方标准，规范回收处理工艺，固化回收技术指标，提高废旧耐火材料的回收利用率，使废旧耐火材料的回收利用实现工业化，促进工业固体废旧资源综合利用产业得到更快更好的发展。

2 耐火材料循环利用现状分析

2.1 国外耐火材料循环利用的现状

国外发达国家对用后耐火材料极为重视，从资源、环保的高度去认识用后耐火材料，甚至制定法令法规严格限制用后耐火材料的排放量，特别对用后耐火材料的循环利用工艺和处理技术的研究起步较早，用后耐火材料循环利用率已达60 %以上[2]，并在不断提高，正在向全部被利用、零排放的方向发展。

各个国家耐火材料循环利用技术及现状如下表1所示。

表1 各个国家耐火材料循环利用技术及现状

2.2 国内耐火材料循环利用的现状

我国对用后耐火材料循环利用的认识薄弱，研究起步相对较晚，循环利用率与发达国家相比较低。据有关报道，我国用后耐火材料的再利用率约30 %，即使是循环再利用的部分，也是以降低产品质量为代价的[8]。近年来，国内各大钢铁、水泥行业和大部分耐火材料生产单位厂(例如宝钢、台湾中钢铁、武钢、太钢、鞍钢等) 不断开展用后耐火材料相关的研究及应用工作，形成众多技术成果并已转化应用，对用后耐火材料的重视程度明显提高[9]。

2) 国外发达国家非常重视对废旧耐火材料的循环利用，循环利用率较高，并在不断提高。我国对用后耐火材料循环利用的研究虽然起步较晚，循环利用率相对较低，但近年来，各大钢铁、水泥行业和大部分耐火材料生产单位不断开展废旧耐火材料相关的研究及应用工作，开始重视用后耐火材料的回收及再利用。

图1 用后耐火材料处理情况

图2 自行处理后是否检测指标

3 耐火材料循环利用的方式

结合多年经验以及调研收集的数据，并参考耐火原料及产成品指标要求，制定了循环利用耐火材料检测指标要求。

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4 水泥用耐火材料循环利用地方标准的制定

通过市场调研发现，国内诸如通达股份、华威、瑞泰科技等耐火材料生产企业利用情况相对较好，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国内平均水平，在10 %-20 %之间，且国内外无相关的标准，而耐火材料种类繁多、各个公司回收质量参差不齐。因此制定标准，规范耐火材料循环利用基本流程、基本工序及各工序的技术规范，为钢铁、水泥行业耐火材料循环利用的生产组织管理、工艺流程设计提供技术支撑。

编者按：沈乾若老师毕业于北京大学物理系，后移民国外，长期在加拿大从事中小学教育工作，同时也十分关注中国大陆的教育形势；现为加拿大博雅教育学会会长.她的文章介绍并评述了加拿大小学教育的近况，对长期引进西方教育理念的中国数学教育界会有借鉴，对中学教育亦有借鉴.文章虽仅涉及小学，但鉴于上述，特刊出以引发我们思考.

4.1 循环利用耐火材料分类

经过分类、表面处理、水化处理、干燥、破粉碎、筛分、除铁之后，废旧耐火材料的检测指标满足相对应的原料指标要求，代替原料生产的产品满足相对应的产品指标要求。通过二十余年的耐火材料回收和利用的经验积累及处理技术的不断提升，总结提炼出一条完整的回收处理工艺如下:

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表2 循环利用耐火材料分类

4.2 循环利用基本流程

按材料主要成分的不同将循环利用耐火材料分为A、B、C、D、E五类，具体内容见表2。

1) 钢铁、水泥行业是消耗耐火材料最多的行业，也是产生废旧耐火材料最多的行业，废旧耐火材料既占用土地空间，也对环境造成了严重污染，同时也造成矿产资源的浪费，不利于当前节能环保理念的实现。

4.3 技术指标

根据目前的技术及研究成果，耐火材料循环利用方式主要有以下几种方式:将用后耐火材料经过拣选和物理粉碎加工成不同颗粒，作为冶金辅料和耐火骨料等使用;对于损坏少、性能变化不大的用后耐火材料，回收处理后用在性能要求更低的耐火构件部位;通过物理化学等方法进行回收处理，获得性能达到或接近原始材料的再生颗粒，进行再生利用;合成新材料后使用[10-13]。

表3 循环利用耐火材料技术指标

5 结束语

回收→预分类→表面处理→水化处理→干燥→破粉碎→筛分→除铁→取样→检验→包装储存与运输→利用。

通过调研62 家钢铁、水泥行业对用后耐火材料的处理、使用现状，可知24 %的企业自行处理用后耐火材料，55 %的企业委托耐火材料生产厂家或耐火材料回收厂家回收处理用后耐火材料，21%的企业采用自行处理和委托处理相结合的方式处理用后耐火材料。自行处理的方式多为简单破碎后降档用于原料或混入产品(水泥)，回收过程中有企业反映存在因回收数量少，回收单位不愿意回收、回收处理不及时，现场积压严重、需对用后耐火砖进行分类拣选，企业不愿投入人工成本、需去掉腐蚀变质层并清理干净，企业无相应的能力、含有钯钉、铁块、锚固件的耐火材料清理不干净，容易导致回收设备卡堵、磨损加剧，设置毁坏设备等问题，且自行处理的行业中有43 %不对指标进行检测。

3) 《钢铁、水泥用耐火材料循环利用技术要求》地方标准适用于钢铁、水泥行业炉窑窑衬用耐火材料的循环利用，主要规定了耐火材料循环利用的基本原则、分类、基本流程、主要工序、技术指标等。

4) 《钢铁、水泥用耐火材料循环利用技术要求》地方标准的制定，综合考虑了耐火材料回收循环现状和耐火材料用户及厂家的要求，对提高废旧耐材的利用率、减少废旧耐火材料的排放量有促进作用。

由图2可知，大孔生态混凝土的抗压强度与孔隙率大小密切相关，当胶凝材料体系相同时，S95系列混凝土抗压强度值高于FA系列，且孔隙率越高抗压强度值越小，以胶材总量450 kg/m3的FA系列大孔生态混凝土为例，孔隙率为15%的抗压强度比孔隙率为25%提高了43.9%.这是由于大孔生态混凝土中骨料之间主要是点接触，有外界荷载作用时，作用力主要由接触点传递，且因接触面积较小而产生应力集中.当孔隙率较大时，骨料之间的胶结点数量及面积减少，骨料结构容易产生破坏[5-6]，抗压强度偏低.由于S95级矿粉的活性要优于FA的活性，因此当孔隙率及W/C相同时，S95矿粉系列的抗压强度要略高于FA系列.

家有喘息宝宝是最让父母们忧心的事，尤其是秋冬季节，天气转凉，昼夜温差增大，是喘息宝宝最难度过的时候，剧烈咳嗽、呼吸困难、阵发性喘憋等，严重危害宝宝的身心健康。本期我们为您详细介绍喘息宝宝的居家日常护理。

5) 在资源和环境形势更加严峻的当下，开展资源综合利用，研究耐火材料资源及耐火材料的回收循环利用具有现实意义和历史意义。