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隨著工業(yè)化的快速發(fā)展,耐火材料作為鋼鐵、水泥、玻璃等高溫工業(yè)的核心耗材,其廢棄量逐年攀升。據數據顯示,中國每年產生約800-900萬噸廢舊耐火材料,但利用率僅約30%左右。如何高效實現其資源化利用,已成為行業(yè)綠色轉型的關鍵課題。本文結合市場現狀與技術進展,系統梳理廢舊耐火材料的再生與再利用途徑。
一 廢舊耐火材料的再生技術路徑
1、物理分級與直接利用
廢舊耐火材料經拆解后,若結構完整且未受嚴重侵蝕,可直接降級使用。例如,鋼鐵廠魚雷罐車拆卸的黏土磚永久層可直接回用于同類設備非關鍵部位;部分鎂碳磚經揀選后,可重新砌筑至轉爐修補料中。此類方法成本低,但適用范圍有限,多用于低附加值場景。
2、破碎分選與初級再生
通過破碎、篩分、磁選等物理處理,將廢料加工成不同粒徑的顆?;蚍勰?,作為新產品的摻合料。采用初級使用法制備再生產品的一般工藝流程如下:廢耐火材料→分揀破碎→篩選→規(guī)格料→摻入新產品。例如:
冶金輔料:廢鎂碳磚破碎后替代輕燒白云石,用于LF精煉爐造渣劑,可提升脫硫效率。
不定形耐火材料:廢鋁鎂碳磚顆粒用于自流澆注料或修補料,可降低成本30%以上。比如將廢鎂碳磚粉碎成不同顆粒后添加到電弧爐出鋼口的EBT填充料里,自開率可達到95%,不低于原始填充料的自開率。將用后Al?O?-MgO·Al?O?澆注料回收后,可作為修補料噴補料使用。
濺渣護爐料:廢鎂碳磚顆粒替代鎂砂,在轉爐濺渣護爐工藝中表現優(yōu)異。
3、化學與物理深度處理
針對高附加值廢料,需通過化學清洗、高溫熱處理或浸漬法去除雜質并恢復性能。例如:
再生骨料提取:采用化學試劑分離澆注料殘襯中的剛玉、莫來石等高純骨料,替代原生原料,成本僅為正品的65%。
金屬提純:從含鉻廢磚中提取金屬鉻,實現資源高值化利用。
二 典型應用場景與案例
1、鋼鐵工業(yè)的閉環(huán)利用
再生鎂碳磚:寶鋼將廢鎂碳磚破碎后以90%比例摻入新料,生產的再生磚性能接近原生產品,應用于電爐渣線部位。日本的很多鋼廠用后耐火材料利用率達到了50~100%,在日本的鋼鐵工業(yè)中,廢舊耐材主要用作造渣混合物及型砂的代用品,例如用85%的再生料和15%的新料生產出電爐熔池部位用不燒鎂磚,以90%再生料和10%新料生產出的電爐渣線用鎂碳磚,以及全部用再生料生產出的RH低燒鎂鉻磚等。黑崎公司利用廢舊剛玉石墨制品作原料開發(fā)的浸入式水口磚;鹿島鋼鐵公司開發(fā)的滑板磚二次利用工藝等等。
鋼包澆注料:濟鋼將廢滑板磚破碎后替代高鋁礬土,用于鐵溝搗打料,通鐵量提升15%。
冶金輔料:美國將廢白云石磚用于土壤改良劑和造渣劑,兼具環(huán)保與經濟性。
法國Valoref公司利用很多玻璃、鋼鐵、化工、垃圾焚燒等工業(yè)廢棄耐火材料技術與回收利用的拆爐法,使法國玻璃窯用耐火材料的回收利用率在1997年就達到了60%。
我國廢舊耐火材料的利用率不是很高,但近幾年也有較大的進展,特別是在冶金工業(yè)當中,廢舊耐火磚和不定形耐火材料,通常用于爐襯的熱修、鑄孔開鑄劑,或者是用作制造鎂碳磚的原料;廢舊的鋁碳磚可用作制造滑板磚、浸入式水口磚、保護套管等等。
2、建材與陶瓷領域的拓展
再生混凝土骨料:廢耐火磚顆粒用于路基或建筑保溫材料,減少天然資源消耗。
陶瓷窯具再生:北京通達公司將廢碳化硅匣缽破碎后作為澆注料骨料,性能達標且成本降低20%。
3、環(huán)保與能源行業(yè)創(chuàng)新應用
垃圾焚燒爐襯修復:法國Valoref公司通過化學焊補技術修復廢滑板,延長使用壽命。
高溫隔熱材料:廢硅酸鋁纖維經處理后,用于工業(yè)窯爐保溫層,導熱系數降低10%。
三 技術挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢
1、關鍵技術瓶頸
雜質分離難度高:廢料?;祀s金屬渣、滲透層等,需開發(fā)高效磁選與化學清洗工藝。
性能穩(wěn)定性不足:再生料摻入比例過高易導致產品性能波動,需優(yōu)化配方與工藝參數。
2、行業(yè)轉型驅動力
政策導向:中國《重污染天氣應急減排指南》等政策倒逼企業(yè)提升回收率。
經濟性需求:耐火原料價格上漲(如鎂砂成本年均增長8%),推動再生料替代原生料。
3、未來趨勢
智能化分選:引入AI視覺識別技術,提升廢料分類效率。
高值化利用:開發(fā)納米級微粉(如廢剛玉粉用于陶瓷涂層),拓展至新能源領域。
四 結論
廢舊耐火材料的再生利用已從簡單的破碎摻合邁向精細化、高值化階段。通過物理分級、化學提純及跨行業(yè)協同創(chuàng)新,可實現資源循環(huán)與降本增效的雙重目標。未來,隨著技術突破與政策支持,再生耐火材料有望在綠色工業(yè)體系中占據更核心地位,推動“雙碳”目標落地。
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