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      廢舊耐火材料再生利用的潔凈法生產工藝

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      發布時間:2013-04-22
       

      張新中1、雷石增2

      1、河南海格爾高溫材料有限公司;2、焦作君和耐火材料有限公司)

            言:

      近年來,在鋼鐵、水泥、玻璃、陶瓷、有色等高溫工業的強勁拉動下,我國耐火材料產量不斷攀升,資源緊缺問題也日益突顯,甚至威脅到可持續發展和良性運作。有效解決這一問題的措施有三,一是提高原生耐火資源的一次利用率,二是對用后耐火材料進行再生利用,三是開發利用低品位材料或合成新型料。

      我國鋼鐵工業每年消耗的耐火材料大約有1500萬噸,用后廢棄的耐火材料大約有350萬噸,為了有效降低生產成本,提高市場競爭力,近年來,國內鋼鐵行業廢棄耐火材料的再生利用發展迅速,無論是產能、品位,還是裝備規模,都取得了可喜的成績,尤其是廢鎂碳磚的再生利用,其工藝通常是將用后廢鎂碳磚經過揀選后,加工成0~8mm的統料,替代部分鎂砂顆粒和石墨,重新用來生產鎂碳磚、鋁鎂碳磚或同材質澆注料,流程大致如下:

      廢磚進廠---加水浸泡---剔除變質層---鄂破粗碎---對輥或圓錐中碎---除鐵---顆粒篩分---打樣檢驗---烘干除濕---包裝入庫

      這種生產工藝的較大優點是簡單易行,投資小,見效快,但缺陷也很突出,主要表現有三:

      1、粉塵大,污染環境嚴重

      揚塵大,設備一開,黑灰遮天蔽日,揀剩的碎雜料即不能焚燒,也不會自行分解,廢水、廢煙沒有經過凈化處理即直接排放,嚴重影響到生產工人的身體健康和周邊生態。隨著環保問題的全球化和國民對可持續發展關注的普遍增長,促進環保的經濟政策和其他措施都在相繼制定,有關的立法也更趨嚴格,以犧牲環境為代價的短期經濟行為勢必不能長久,更不必說可持續發展了。

      2、質量不穩定

      從不同鋼廠回收的廢鎂碳磚質量本就良莠不齊,加上混合砌筑的磚拆后難以完全分開,即使逐批化驗,也無法避免化學成分存在較大波動。而且廢鎂碳磚上燒結或粘結有石灰、螢石類雜質,如果沒經過充分水化,再生顆粒料就會在使用中粉化拱裂、造成磚體剝落、內襯坍塌,給鋼廠的正常生產帶來隱患和風險。

      3、再生利用率不高

      廢鎂碳磚敲掉的變質層和水銹層大約占采購總量的15%,分散在空氣中的粉塵以及被水沖走的細碎料,大約能占采購廢磚總量的5%,這兩部分材料通常都被當作垃圾處理掉了,沒有被更經濟的利用。

      為應對資源枯竭、降低耐火制品的制造費用、促進廢舊耐火材料的循環利用,順應國家環保政策,減少污染物的排放,我們根據廢棄耐火材料的來源和特性,結合多年來為鋼鐵企業、耐火行業服務的經驗,設計開發了一種廢舊耐火材料潔凈法生產工藝,下面以廢舊鎂碳磚為例,按工藝順序詳述之。

      一、嚴把原料(廢舊耐火材料)關

      原料的優劣不僅關系到優質產品的開發與生產,而且直接影響到產品成本的高低,企業經濟效益的好壞。為此,在采購前首先要了解到供方的信譽、現場使用條件、產品質量標準、較大生產能力、其他客戶投訴率、質量異議處理及時率等情況,其次要盡量做到:

      1、定期取樣化驗,以確保原料質量穩定;

      2、在鋼廠嚴格區分,分類揀選,避免不同材質的廢磚混放在一起;

      3、為保證成分均勻,質量一致,最好是積攢一定批量后,用鏟車或其他工具進行攪拌。

      4、沖洗車身,廢磚進場前首先要沖凈車身上的污泥,尤其是在雨雪天氣,車輪上難免粘有黃泥等雜質,這些雜質一旦引入配料組成,就會在高溫下形成低熔物,降低使用壽命。

      5、就車噴淋,噴淋的作用有三點,一是避免揚塵,二是沖洗廢磚表面的雜質,保證成分純正,三是使磚表面的鈣質初步水化。

      6、卸磚噴淋

      6.1廢磚要卸在有棚頂和圍墻的車間里,磚要盡量呈層狀平鋪開,這樣做的目的有二,一是便于將來噴淋水化,二是能使分批進廠的廢磚質量均化;

      6.2為保證通風效果,棚頂要高,圍墻可采用半封閉式的??紤]到石墨導電,所以不建議采用電除塵器,推薦安裝袋式除塵器;

      6.3廢磚鋪開后,要噴淋水化,每天兩次,水化總時間不少于一周。

      7、揀選分類

      7.1將混入的不同材質的廢磚挑出,用錘子敲掉蝕變層和水銹層,分類堆放,標識隔離。對于變質層較短的電爐長磚,可以進行切割,原質層部分完好、尺寸規整的廢磚可以可以直接代替低檔新磚使用。

      7.2為了節約成本,提高廢磚利用率,敲掉的高鐵、高鈣蝕變層、鐵銹層可用來生產濺渣護爐料、爐底打結料,細碎料可用來生產永久層澆注料、包沿料、修補料、引流砂以及造渣劑等。

      二、破碎加工嚴格控制

      1、鄂破粗碎

      1.1根據鄂式破碎機口徑和機械化程度,可采用小推車加料,也可以使用料倉加料,但是加料口上部要安裝有與之規格相匹配的破碎機除塵器;

      1.2開機前,加料工要穿戴好勞保用品,要檢查破碎機的出料口有無廢料或雜物,如果有,啟動前必須清理干凈,以免混級。如發現皮帶上或皮帶輪上有油污時,應用清潔的棉紗或棉布將油污擦掉。

      1.3投料中要有專人看守,發現撿選不合格的廢磚或雜物要及時揀出。

      1.4破碎工作停止后,應清除設備上的污垢,掏出機器內殘留的廢磚及磚渣,擦凈灰塵,保持設備清潔;

      1.5每次轉產時,要對機坑清理一次,不轉產時,每周也至少要對機坑清理一次,以避免混級,清機料經相關技術人員判定后再確定使用方法。

      1.6粗碎料傳送帶盡可能采用天橋密封設計,如果不能,必須安裝皮帶機除塵器并定期清掃。

      1.7為了去除鐵雜質,傳送皮帶上要懸掛永久磁鐵,視傳送距離長短可多處分開懸掛,每班清理一次。

      2、中碎篩分

      2.1將粗碎后的廢磚顆粒經對輥或圓錐中碎后過多層篩或圓筒篩進行篩分,篩分位置建議安裝密封式氣箱脈沖除塵器;

      2.2篩網要有人定期檢查、更換,以免堵塞、破損。

      2.3篩下料可以用來加工細粉,如果使用球磨機細磨,在提升料斗前和料倉位置安裝袋式除塵器,料倉出料口位置安裝球磨專用轉動式除鐵器。

      3、簡易質量判定

      3.1將破碎加工好的廢鎂碳磚顆粒料隨機取樣,放小電爐中加熱至1400℃以上,時間24h,看燒后顆粒料中是否夾雜有高鋁料、剛玉料或是其他雜質成分;

      3.2將破碎加工好的廢鎂碳磚顆粒料取樣,按比例配料,打制小樣,放烘箱中緩慢升溫至200℃,時間24h,查看烘后是否有粉化、拱裂現象;

      3.3 將破碎加工好的廢鎂碳磚顆粒料取樣化驗,化驗指標通常為:氧化鎂含量、碳含量和體積密度。顆粒料理化指標一般要求為:氧化鎂含量不低于74%,氧化鎂與碳的合量不低于88%,體積密度不低于2.9g/cm3。

      3.4 對于在低溫烘烤試驗中有粉化現象的廢鎂碳磚顆粒,要再次進行浸泡,時間一般為三天。

      4、烘干

      對浸泡好或加工好的廢磚顆粒料要進行烘干處理,烘干設備可采用推板窯、抽屜窯或回轉窯,如果采用電烘干窯,除塵設備可采用烘干機專用靜電除塵器或袋式除塵器,出料口位置建議安裝轉動式串型磁鐵。如果采用燃煤加熱,則要進行煙氣脫硫處理。

      三、廢水處理和中水利用

      1、污水處理工藝選擇

      由于廢舊耐火材料屬于脊性料,不溶于水,只以懸濁液狀態存在,所以水質波動很小,成分相對穩定,PH、BOD5均不受影響,CODcr、SS也可通過物理法降低到可控的程度,從而易采用單一工藝進行控制。根據水質特點,污水處理工藝流程選擇如下:

      廢水———粗格柵過濾———細格柵過濾———沉淀池———壓濾機過濾———中水循環利用、污泥進干化場

      2、格柵規格設計

      采用兩級格柵將不融于水的大塊懸浮物、漂浮物物分離,以減輕后續工藝的處理負荷,避免后續處理中設備被堵塞。刪條間形成縫隙,柵縫與水流方向垂直,柵縫呈楔型(喇叭口狀),這樣,水流經過柵縫時壓力急劇降低,因而不易堵塞。粗柵條直徑通常設計為10.0mm左右,采用鑄鐵質,柵條間隙寬度15mm,柵前水深 h=0.1m,過柵流速不大于0.6m/s,細格柵采用不銹鋼材質網格,耐腐蝕性好,使用壽命長。網格采用4目篩網,粗絲,即篩孔直徑5mm左右。采用人工清渣,每班清理一次。

      3、沉淀池、壓濾機規格設計

      沉淀池設計為鋼筋混凝土結構,半埋式。沉淀池規格、廢水停留時間根據日廢水排量確定,例如尺寸可設計如下:L×B×H=5m×5m×2.5m,有效水深為2m,即池的常規儲水量為50噸,設停留時間t=24h。沉淀池每月挖一次。

      壓濾機規格根據日處理廢水設計量確定,壓濾污泥采用污泥干化場方式。即利用泥漿壓縮機,將含污泥的廢水進行壓縮處理,污泥自然晾曬。

      處理后的水進入中水池備用,回收的中水可用作對廢磚噴淋、灑掃地面、煙氣處理、澆灌植被等。

      4、污泥、粉塵的利用

      從沉淀池中收集的污泥、以及壓濾干化污泥,可通過檢測其化驗成分,可用來生產火泥、噴補料等。通過各類除塵設備收集的細粉,可以用來生產自流澆注料、涂抹料或當作分散劑使用。

      四、前景展望

      本文介紹的廢舊耐火材料潔凈法再生工藝除了可應用于廢鎂碳磚外,同樣適用于其他分類的利用,如廢鋁鎂碳磚、廢鋁碳化硅磚、廢鎂磚、鎂鉻磚、以及耐火澆注料殘襯等,耐火澆注料殘襯的加工流程與殘磚相似,即對殘襯料進行揀選、破碎,獲得不同規格的顆粒料,然后配入澆注料中使用。也可以在使用現場將破碎后的殘襯料放入攪拌中加結合劑強力攪拌,獲得骨料和細粉,替代部分正品原料在澆注料中使用。

      本文所介紹的廢舊耐火材料潔凈法再生工藝除了鋼鐵工業外,同樣也適用于其它高溫行業,如廢高鋁磚、廢剛玉磚、廢輕質磚等。

      本文所介紹的廢舊耐火材料潔凈法再生工藝符合國家環保、節能政策,能有效提高再生材料的質量和利用效率,能為生產企業帶來可持續發展、規?;a前景,具有很強的推廣價值。

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