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耐火材料的回收利用
    4.8 耐火材料的回收利用
    美国耐火材料业年产量超过300万吨,其价值在20亿美元以上。表4-2概括了1995年的耐火材料生产数据(由美国统计局提供)。这些材料的单一最大消费者是钢铁工业,它一般大约要购买年产耐火材料重量的50%。这些耐火材料的大部分是高档的非粘土耐火材料,用作各种炼钢炉炉衬。
    当炉衬不能继续使用时,要拆除并废弃,换上新的炉衬。根据特定的用途,耐火材料或许只能使用几个小时,或许能使用长达数年。对于废弃耐火材料,可用于回填或进行回收利用。关于耐火材料在使用中消耗的百分比数据尚不能提供,每年用于回填的耐火材料总数目前也尚未得到。
    关于对废弃耐火材料进行成功回收和再利用的许多问题必须加以考虑。这些问题包括:废弃耐火材料的种类和数量,耐火材料使用者和生产者的所在地,美国地方、州和联邦的法规;健康关系,污染问题,材料的价值(包括其所含元素的价值和处理成本),分离/精选的经济问题。总之,耐火材料的回收利用既应符合公司的整体回收计划又应与其他材料的回收利用同步发展。其他材料的回收利用包括:
    ·废料测产品的最少化及就地回收利用。
    ·异地回收利用。
    ·剩余材料的可靠处理。
    趋势和动力:对于钢铁工业,其回收利用包括废弃耐火材料在内的各种废弃氧化物的推动力有以下几方面:进一步改善空气和水的排放指标,减少废品,减少对稀少的且花费日益提高的填筑空间的依赖和提高能源利用率。
    许多因素正在引起对回收利用废弃耐火材料这一问题的关注。首先是对发展钢铁工业污染防治技术的需要,这将改善该行业的竞争力及效率,并使其符合环境法规。
    其他推动力包括:更加严格的环境法规和花费口增的填筑场所;对各种有害材料的填筑禁令;修改中的法规禁止将废弃耐火材料与炉渣一同处理;禁止浪费与矿产和燃料相关的自然资源。
    对于钢铁工业,上述因素连同生产管理规划使得一个全面的回收利用计划极具价值。
    由于使用后的耐火材料中存在不同数量和种类的杂质,还由于存在无用耐火材料的分类和去除问题以及将有用耐火材料中的夹杂物去除问题,使耐火材料的回收利用十分复杂。
    新技术和萌芽技术:已经有足够的技术来用于回收利用废弃耐火材料,这些技术已经存在了25年以上。矿产加工惯用的一些技术在某些场合下已被用于废弃耐火材料。对于一些更近代的矿产加工技术,还要对其在耐火材料回收方面的应用进行评价。尽管这些矿产加工技术并非新技术,或舶来品,但是这些经济上可行并经过考验的技术在回收废弃耐火材料方面的应用值得进一步研究。
    对回收利用耐火材料的所做的尝试已经导致一些高档耐火材料成分(如天然石墨粉)被再次用于炼钢过程的耐火材料中。通过机械方法去除表面炉渣或金属,然后利用振动铸造或热喷浆处理形成新的表层后,整个或部分钢包内衬可重复使用多次。像转炉溅渣护炉这一类新技术也有助于降低耐火材料的磨损与消耗。
    4.8.1 耐火材料研究开发的需求和机遇
    总的来说,耐火材料回收利用方面的机会在于开发一类高效在线的分离技术,将有用材料从废弃耐火材料中分离出来,并使分离出的产品重新用于产生废弃耐火材料的炼钢设备。这将极大减少待处理废料数量,降低高昂的材料运费并提高经济可行性。
    一个综合性耐火材料回收计划应包括以下几个方面:
    ·关于整个钢铁工业所用耐火材料的品种与数量的数据汇集。
    ·对废弃耐火材料代表性样本的特征描述。
    ·再生材料分离/精选之后的特征描述。
    下面的研究将集中考察由这些材料制造的产品,并尽最大努力开发内部回收利用。
    调查和取样
    人们需要所用耐火材料的品种与数量、处理技术、耐火材料品种变化的频率及拆卸技术等方面的信息。最重要的问题是建立一个系统化采样程序从而生成具有代表性的样本。除去对当前的废弃耐火材料取样外,还需对露天堆料采样,从而获得趋于老化或成为水合物的耐火材料的信息。
    废弃耐火材料的特征鉴定
    废弃耐火材料的特征鉴定是综合性耐火材料回收利用计划的一个主要部分,其目的是要完成以下几个方面的任务:
    ·确认在腐蚀性环境中持续高温作业引起的耐火材料内部的变化。
    ·对可能使用的分离、精选和回收利用技术进行考察。
    特征鉴定所必需的程序和设备包括地质学家和矿产工程师在勘察原料资源时常用的下列技术:
    ·表现检查。
    ·反射光。
    ·透射光。
    ·利用能量色散谱的阴极射线显微镜、化学分析和X射线粉末衍射技术。
    废弃耐火材料的精选
    另一个研究领域将集中在利用各种破碎机和研磨机进行破碎和研磨,然后进行研磨材料的微观分析,从而确定是否已有效地从杂质中析出可利用的耐火材料细颗粒。
    此外,需确定合适的分离技术。如果铁是主要杂质,则可使用磁性分离技术将铁去除,这些铁材料可用一般方法进行重复利用。如果存在其他金属,如炼钢炉炉底砖所含的铅杂质,则需用密度分选技术。密度分选技术也可用于分选密度已发生变化的砖料。第三种分离技术是泡沫浮选法。当磁性分离法和密度分选法不能满足要求时,泡沫浮选法可再使有用成分从杂质材料中分离出来。
    再生耐火材料的特征鉴定
    再生耐火材料等价于其他精选的耐火原材料,因此可通过用于耐火原材料的标准技术进行特征鉴定。鉴定数据可为潜在用户提供必要的信息,从而可使再生耐火材料加入到各种产品中去。原料供应商使用的标准特征鉴定技术包括化学分析、相分析和整体性能分析。当原料主要销售给单一工业的时候,应提供附加性能。例如,耐火材料工业可能会特别关心材料的测温锥,而石油工业则关心耐酸性能。如果某类工业被确认为是再生材料的潜在用户,则应对其提供相关的特定数据。
    再生耐火材料的潜在用户
    只要对精选过的材料进行足够的特征鉴定,则任何使用氧化物材料的工业过程都可成为再生耐火材料的潜在用户。一些应用实例概括如下:
    ·脱硫剂。
    ·炉渣调节剂。
    ·转炉溅渣护炉技术的添加剂。
    ·铝酸钙水泥生产原料。
    ·耐火混凝土的填充料。
    废弃耐火材料的另一些用途包括铁基合金、波特兰水泥和建筑混凝土填充料。其他可能的应用如下:
    ·高速公路填充料或基层材料。
    ·陶瓷瓦原料。
    ·玻璃配料。
    ·屋顶盖板粒砂。
    ·土质调节剂。
    ·磨料。
    一旦再生填充料经过特征鉴定,即可将其与类似填充物的纯原料列在一起,并在同一市场中销售。
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