废旧耐火材料的循环再生利用.doc
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1、洛阳理工学院毕业设计(论文)废旧耐火材料的循环再生利用摘 要大部分废旧耐火材料未被进一步应用,只有一小部分用于制造新的耐火制品的原料。废旧耐火材料被抛弃,这不仅仅是自然资源的浪费,而且也给环境造成危害。废旧耐火材料给环境造成的危害包括:粉尘、结晶石英粉尘引起的炭疽硅的致癌性;耐火纤维和石棉的致癌性;沥青和焦油热分解的挥发物的污染。众所周知,废旧耐火材料可以通过再加工制成昂贵的原料,就是说作为工业性二次资源加以利用。不仅要考虑到矿物资源、能源的节约以及如何减少环境污染。而且还要考虑耐火材料及钢铁生产消耗的降低,并且随着人类环保意识的增强,以及对高温行业用后的废旧耐火材料资源浪费的重视,废旧耐火材
2、料的再生利用已成为高温工业一项迫切需要解决的问题。世界各国都已经充分认识到了用后耐火材料是廉价的再生资源,能显著提高企业的经济效益和社会效益,而且用后耐火材料的再生利用也是对环保的贡献。因此,在不久的将来,以用后耐火材料为原料生产的高附加值的优质再生产品会迅速发展,用后耐火材料的再利用率会迅速提高,并有向零排放发展的趋势。笔者对不同来源的废旧耐火材料进行分析,并通过国内外大量文献的对比,结合我国实际情况对废弃耐火材料的循环再生利用方向进行了探讨。关键词:废旧耐火材料,循环再生利用,环境保护与节约,发展与趋势。The recycling waste refractory materialsABS
3、TRACT Most waste refractory materials are not further applications, only a small part of refractory products used in the manufacture of new materials. Waste refractory abandoned, this is not a waste of natural resources, but also to cause harm to the environment. Refractory to waste pollution caused
4、 by the dust, including: the dust of quartz crystal silicon carcinogenicity anthrax, Refractory fiber and the carcinogenicity of asbestos, The tar pitch and thermal pollution of volatile. As is known to all, waste refractory materials can be made by reprocessing that as raw materials, expensive seco
5、ndary resources use in industrial. Not only should consider mineral resources, energy saving and how to reduce the pollution of the environment, but also consider refractory material and steel production, reduce the consumption of shaw and with the human consciousness of environmental protection, an
6、d the enhancement of the waste heat industry after use refractory resources waste, the recycling of waste refractory heat industry has become an urgent problem to be solved.All countries in the world has been fully realized after use refractory is cheap renewable resources, can significantly improve
7、 the economic benefit and social benefit, and after using recycled refractory materials for environmental protection. Therefore, in the near future, with refractory raw materials for production after the high value-added products of high quality and rapid development will regenerate after use of ref
8、ractory material utilization ratio, and there will be increased rapidly to the development trend of zero emission.The author to different sources of waste refractory materials at home and abroad are analyzed, and through a comparison of literature, combining the actual situation in our country of re
9、fractory recycling utilization direction were discussed KEY WORDS: waste refractory materials, recycling utilization, environmental protection and saving, development and trends9目录前 言废旧耐火材料对社会生活的危害1第1章废旧耐火材料在钢铁工业中的循环利用和发展趋势3 1.1国外废旧耐火材料在钢铁工业中的状况与前景3 1.2国内废旧耐火材料在钢铁工业中的状况与前景4第2章废旧耐火材料在玻璃工业中的再生利用与发展趋势1
10、0第3章废旧耐火材料在水泥工业中的再生利用与发展趋势11第4章电解铝工业中的废旧耐火材料的再生利用与发展趋势13结 论废旧耐火材料的循环再生利用的重要意义14谢 词15参考文献16附 录18前言钢铁、玻璃、水泥等高温产业及各类冶金和非冶金工业窑炉都毫不例外地要消耗大量的耐火材料,这势必会产生大量废弃耐火材料;另外,耐火材料生产企业在生产耐火材料制品的过程中也会产生大量废品和耐火材料废料。据统计,仅我国年废弃耐火材料就在30万吨以上。这些被作为垃圾的废弃耐火材料不但数量巨大,而且极难处理,除了极少数可以返回生产线再利用外,大部分废弃耐火材料的典型处理方式就是掩埋或降级使用。这样,不但企业需要买地
11、堆积或掩埋这些日益增多的废料,增加了生产成本,也造成了可用资源的极大浪费和环境的严重污染。具体来讲,废弃耐火材料的危害主要表现在以下几个方面:(1)占用大量土地。面对数量巨大的废弃耐火材料,目前尚无很好的解决方法,废弃耐火材料大多堆积于厂区内外、城市郊区公路、河流附近,占用了大量的空地存放,浪费耕地,成为城市的一大公害。(2)污染生态环境。大量的废弃耐火材料如果不能得到回收利用,将成为新的垃圾源,对城郊造成二次污染。废弃耐火材料中的一些物质在空气中暴露后会产生一些有害的物质并污染生态环境;这些废弃耐火材料有的填塘填湖,造成蓄水排涝能力下降,引发新的环境公害。(3)危害人类健康。有些废弃耐火材料
12、中存在着有损人类健康的元素,例如Cr(致癌物)和耐火陶瓷纤维(可导致肺癌、皮肤病)等;有些在处理过程中会产生SiO2(会导致矽肺病);拆卸使用过的含碳制品可能产生较大的灰尘,这都不利于人的健康。(4)造成资源浪费。除了处理这些废弃耐火材料需要耗费巨大的人力物力外,废弃耐火材料如果得不到回收利用,许多可回收利用成分将白白丢弃,造成了大量宝贵原材料的浪费。随着高温工业的发展,废弃耐火材料的危害愈来愈严重,因此,每两年召开一次的联合国际耐火材料学术会议自1989年首次召开以来,每次都把“耐火材料的回收利用及新进展”作为会议的主要议题之一。在2005年耐火材料行业可持续发展战略研讨会上,李楠教授亦指出
13、:要确立我国耐火材料强国的地位以及技术上的领先水平,必须在今后的耐火材料科研工作中实现可持续发展的战略目标,即实现资源与能源的最有效利用,抓好耐火材料的回收利用,减少与防止对环境的污染。可见,对废弃耐火材料进行再生利用是一项迫切需要解决的课题。这里通过国内外大量文献的对比分析,结合我国实际对废弃耐火材料再生利用的方向等进行了探讨。第1章 废旧耐火材料在钢铁工业中的循环利用和发展趋势1.1 国外废旧耐火材料在钢铁工业中的状况与前景国外许多国家,尤其是发达国家,对废弃耐火材料的再生利用非常重视并且发展很快,耐火材料的再利用率一般都比较高,有的公司与大学以及研究机构合作对废弃耐火材料的再利用进行了深
14、入研究。有的地方还建立了专门回收和再加工用后耐火材料的公司,用后耐火材料正在向全部被利用的方向发展,有的企业也在向耐火材料零排放的方向发展。如美国政府和公司联合制定了发展计划,来延长耐火材料的使用寿命和回收利用废弃耐火材料。政府的支持,生产企业、用户和研究机构之间的合作,加强了对用后耐火材料再利用的研究。美国的钢厂每年产生约100万吨废弃耐火材料,以前几乎全部被填埋,仅少量回收。随着1998年美国能源部、工业技术部和钢铁生产者延长耐火材料的使用寿命和回收利用废弃耐火材料计划的制定,用后耐火材料的利用率显著升高,回收耐火材料的应用范围是脱硫剂、炉渣改质剂(造渣剂)、溅渣护炉添加剂、铝酸钙水泥的原
15、料、耐火混凝土骨料、铺路料、陶瓷原料、玻璃工业用原料、屋顶建筑用粒状材料、磨料和土壤改质剂,或制造成原材质耐火产品等。美国密西里州还开发了将二次使用过的白云石耐火材料作为土壤调节剂,废高铝料用作耐火浇注料骨料等新技术,并通过采用这些技术,大幅度减少了掩埋废弃耐火材料的数量。同时日本、法国、意大利、伊朗等国家在耐火材料的再生利用方面都有不错的进展。日本废弃耐火材料再生利用率也比较高,已达91.4%。鹿岛钢铁厂每月约产生900吨废旧耐火材料,其中60%被成功回收利用。回收的耐火材料可用作钢包和电炉的助炉剂、滑板的修补料、浇注料和捣打料,其中使用浇注料复原法和圆环镶嵌法可使修复后的滑板的使用寿命和新
16、滑板一样;出铁沟浇注料已有50%得到回收,主要用作出铁沟不定形耐火材料的骨料;用后镁铬砖可作偏心底出钢口的填料,其开浇率大于98%。另一家钢厂在MgO-C砖中加入超过30%的废MgO-C砖,在A12O3-尖晶石浇注料中添加超过20%的回收A12O3-尖晶石骨料,其抗侵蚀性和原产品非常接近;连铸水口也可回收,利用一种特殊的水泥结合剂将2个废水口重新制造一个新水口,它的强度甚至比原来的产品更高。意大利某公司开发出一种回收利用各式炉子、中间包、铸锭模以及钢包内衬耐火材料的方法,将所回收的耐火材料直接喷吹入炉膛以保护炉壁。德国成功地将转炉用后MgO-C砖内衬用于生产钢包和转炉永久衬。韩国浦项钢铁公司统
17、一把用后耐火材料进行回收,经挑选和破碎后用作耐火材料原料、溅渣护炉料等冶金辅料和铺路料等,虽然没有提升附加值,但是绝大部分得到了回收利用。伊朗利用废弃镁铬砖作骨料,制备了用作浇铸轮生产和出钢槽用耐火材料,减少了环境污染且获得一定的经济效益。文献7-8对滑动水口废弃A12O3-C质耐火材料进行了再利用研究,将其粉碎后(809090MgO78.317781C11.11313.1性能耐压强度 /M Pa454150显气孔率 /%345.1体积密度/ ( gcm-3)2.933.002.83高温抗折强度/M Pa1214表1-2 宝钢用后耐火材料再生利用分类表类别主成分年总量/万t处理计划再生目标用后
18、耐火材料来源镁碳质MgO-C1.2转炉喷补再生原料炼钢硅酸铝质A12O3-SiO21.5再生原料建材回填各类窑炉镁铝质MgO-A12O30.5再生原料炼钢、石灰窑铝碳化硅碳质A12O3-SiC-C1.2直接再用再生原料TPC、铁沟、炼钢镁铬质MgO-Cr2O30.3电炉喷补再生原料炼钢、石灰含锆质Al2O3-C-ZrO20.1修补材、再生原料、加环修复炼钢其他0.7各类窑炉合计5.5济钢将废弃耐火材料破碎后用于铁沟捣打料来部分代替其中的高铝矾土,取得了较为理想的效果,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,实现了炼钢用含碳耐火材料的回收利用,每年回收铝碳质耐火材料约734t。
19、安钢将钢包用后铝镁浇注料(每年3000t)加工成颗粒料,按20%的比例添入制成新浇注料进行实际使用,全年平均使用寿命为97.3炉,比原来的还高出3炉。台湾某钢厂的废弃耐火材料(每年约4万t)经拣选、分类、加工或其他特别处理后可以成为有价值的耐火材料原料,部分可成为冶金辅料如造渣剂、助熔剂等,回收利用率已达40%。郑海忠等13对废弃耐火材料再生利用的工艺流程进行了探讨,了文献14给出的废弃耐火材料处理的一般流程图1-1以及文献15给出的Valoref公司的废弃耐火材料回收加工处理流程图1-2,如下所示:(1)使用过的耐火材料 选料 粗破碎 选料 筛分 二次破碎 水处理、浮选处理干燥储存 筛分图1
20、-1废弃耐火材料处理的一般流程图(2)收料分级料堆第一次分级再 细 分 级 可回收料 非 破碎与处理 回 工厂应用 收 二次使用过的砖 料 控 制 称 重 稳 定 化 处 理 第一种与第二种料(工业) 颗粒料(市政工程) 控制称重 控制称重 再用的旧砖与制品(玻璃厂) 非回收物(技术性堆放中心)图1-2Valoref公司的废弃耐火材料回收加工处理流程图可见,图1-1所列是对某一种耐火材料的回收处理的一般流程图,而图1-2所列则可大规模地处理废弃耐火材料。在实际生产中还需视具体情况采取相应的方案,如处理流程中不同工序的取舍,取决于原料条件及对成品料纯度和粒度的要求。如果废料中存在有害废料,处理过
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- 废旧 耐火材料 循环 再生 利用
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