發(fā)布時間：2020/2/11 11:53:14

通過研究系統(tǒng)化循環(huán)新技術(shù)等措施的開展，不斷發(fā)展循環(huán)產(chǎn)業(yè)和環(huán)保綠色耐材，圍繞回收各類廢舊耐火材料，采用回收循環(huán)利用技術(shù)，加大合成原料開發(fā)與應(yīng)用，加快用后耐材回收利用，擴大資源綜合利用。 重點通過實驗室量杯震動后體積與質(zhì)量測定其自然堆積密度， 分級按比例逐步加大用量，尋找更佳的自然堆積密度， 選定較好的幾組式樣，制作樣塊檢測澆注料的氣孔率和體積密度，更終選擇出合理粒級級配; 引入不同加入量的氧化鋁、硅灰等微粉，進行產(chǎn)品的加水量、流動性能的檢測，選擇兩者更佳的加入量，使得加水量、流動性綜合性能指標更好;采用高性能水泥結(jié)合系統(tǒng)，采用拉法基水泥加入量檢測澆注料的常溫耐壓抗折強度，減少水泥加入量的同時滿足產(chǎn)品強度的要求。

1、技術(shù)原理

1)顆粒料在高溫時與基質(zhì)料再燒結(jié)，內(nèi)部主要晶粒再結(jié)晶，形成氣孔多，隨著回收料加入量的增加, 澆注料的加水量逐漸增加，在 40%以后加水量增幅加大，物料流動性大變得很差。

2)回收高鋁球(磚)中含有很 多氧化鋁未 長大的小晶體, 這些小晶體在一定條件下會不斷生長變大,形成正常的晶體,但是長期在高溫、高壓下,這些晶體會異常生長, 長大后的晶體尺寸會超過正常尺寸。 伴隨著這種異常生長,外部氣孔會進入晶體內(nèi)部形成封閉氣孔,骨料顆粒密度降低,再加上回收高鋁球(磚)在澆注成型過程中耗水量大,因此體積密度會隨著回收料的增加而有所降低。

3)高鋁質(zhì)再生料長期處于 高溫、高壓下，氧化鋁晶體產(chǎn)生各種缺陷，即晶體的質(zhì)點由原來的位置移到晶體中的空隙或者晶體表面, 原有的位置形成空位,從而使晶體內(nèi)部結(jié)合強度降低,晶體的尺寸變大,晶體密度降低。 隨著這種點缺陷不斷擴大,晶體內(nèi)部之間及晶體與晶體之間發(fā)生偏移, 相互之間產(chǎn)生微裂紋,由于微裂紋產(chǎn)生、晶體內(nèi)部結(jié)合力降低及晶體密度降低等因素,從而導(dǎo)致高鋁質(zhì)再生料的顆粒強度低,顆粒內(nèi)部氣孔率大,使得澆注料抗折強度、耐壓強度隨著高鋁質(zhì)再生料加入量增大而降低。

4)由于添加回收高鋁質(zhì)生產(chǎn)的澆注料高溫與雜質(zhì)反映產(chǎn)生一定的液相,出現(xiàn)了用后過度燒結(jié)現(xiàn)象,導(dǎo)致體積收縮，造成產(chǎn)品使用過程出現(xiàn)收縮裂紋。

5) 添加后回收料主要由于回收料中的渣中含有的少量的 SiO2 和 CaO 成分易于與新澆注料中的高純度 Al2O3、MgO、SiC 反應(yīng)形成低熔點化合物，造成產(chǎn)品各使用性能下降。

2、實施效果

通過在鐵水包(罐)澆注料添加回收高鋁球、車削料，采用低水泥微粉結(jié)合系統(tǒng)生產(chǎn)鐵水包(罐)澆注料應(yīng)用研究，取得了成功。

1)先經(jīng)揀選、除鐵、破粉碎后，其所使用回收高鋁球。

2)根據(jù)試驗室各項指標的檢測，更終選選取回收總量為 54%(其中： 回收高鋁球 5~8mm 的 28%，8~15mm 的 17%，200 目的 9%， 另外引入回收塞棒車削料 0~1mm 的 10%)生產(chǎn)鐵水包(罐)澆注料，其產(chǎn)品的主要理化指標與正常產(chǎn)品對比見表 2。

3)某廠采用回收耐火材料生產(chǎn)鐵水包(罐)澆注料 2355t，現(xiàn)場施工性能良好，其中 140t 鐵水罐更高罐齡 1032 爐(計劃罐齡 650 爐)，宏電鐵合金鐵水包包齡更高 151 爐 (計劃包齡 75 爐)，60t 鐵水包包齡更高達到 1324 爐(計劃包齡 1250 爐)，各技術(shù)指標均超過了現(xiàn)有計劃指標和同類產(chǎn)品指標。

通過廢舊耐火材料的循環(huán)利用技術(shù)的研究，對回收耐火材料生產(chǎn)的澆注料，在基質(zhì)中引入硅灰、氧化鋁等超微粉的引入，有效降低產(chǎn)品的加水量、提高體積密度增加產(chǎn)品的流動性，解決回收耐火材料加入后造成加水量大、流動性差、體密低等問題。 采用高效低水泥結(jié)合系統(tǒng)，減少 CaO 等低溶物的引入，優(yōu)化產(chǎn)品的高溫性能指標，解決產(chǎn)品強度低等問題。

通過廢舊耐火材料的循環(huán)利用技術(shù)的研究，對回收耐火材料生產(chǎn)的澆注料，在基質(zhì)中引入硅灰、氧化鋁等超微粉的引入，有效降低產(chǎn)品的加水量、提高體積密度增加產(chǎn)品的流動性，解決回收耐火材料加入后造成加水量大、流動性差、體密低等問題。 采用高效低水泥結(jié)合系統(tǒng)，減少 CaO 等低溶物的引入，優(yōu)化產(chǎn)品的高溫性能指標，解決產(chǎn)品強度低等問題。

1、回收耐火材料在澆注料中應(yīng)用存在問題

1)采用回收的各類高鋁球(磚)，如果采用簡單的粗顆粒加入，造成粒級級配不合理，形成了粗粒與粗粒接觸的疏松組織， 不能達到顆粒的緊密堆積，其結(jié)構(gòu)組織疏松，高溫頻繁熱周轉(zhuǎn)后容易產(chǎn)生熱震裂紋，在使用中容易產(chǎn)生熱震裂紋，整體強度下而造成抗侵蝕性能下降，直接引入回收料影響到產(chǎn)品的高溫使用性能和施工性能。

2)由于回收耐火骨料經(jīng)過高溫再次燒結(jié)，顆粒料在高溫時與基質(zhì)料再燒結(jié)，加工破碎后，屬于二次再生料，內(nèi)部主要成分含量發(fā)生變化，加入回收料后澆注料加水量大，氣孔率增加，高溫體積收縮大，施工流動性能差等問題，實測產(chǎn)品在加入 50%的回收料后，同比相應(yīng)的產(chǎn)品，產(chǎn)品的加水量增加 20%以上，體積密度下降 15%以上，對澆注料強度及線變化影響也較大， 造成產(chǎn)品的施工性能和高溫使用性能不好(如圖 1-4 所示)。

2、解決方案

1)根據(jù)各類產(chǎn)品的不同要求，按照安德森顆粒級配理論測算后， 通過實驗室自然堆積 密度的測定，分級逐步加大用量，選取更佳粒級級配和更佳體積堆積密度。 先采用不改變不定型耐火材料原來的設(shè)計粒度結(jié)構(gòu)，在不定型耐火材料的粗粒區(qū)域和細粒區(qū)域分別添加回收料(如圖 5 所示)，添加的回 收料的粒度 分別為 1~15mm 顆 粒 料 及 200 目 細粉，使添加回收料的粒度分布與原物料粒度分布基本相同。 這樣，添加循環(huán)料的不定型耐火材料的成型體的強度、耐蝕性和耐熱震性等特性基本上不下降，有效提升回收耐火材料的加入量。

2)實際回收耐火材料在澆注料的使用中，遵循以下各原則：

①考慮到回收耐火材料經(jīng)加工后篩分后，1mm 以下的小顆粒料及粉料中夾雜較多， 對澆注料產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，因此對于小于 1mm 的回收不允許再利用。

②根據(jù)回收耐火材料的檢測指標，分別加入到不同耐火材料產(chǎn)品中，實現(xiàn)回收原料利用價值的更大化。

③不同顆粒級級配按比例分別加入的方式，確保在使用過程性能的穩(wěn)定。

3)采用超微粉填充骨料與粉料間的空隙，使水用量降低，振動成型排除水分后，留下的孔洞也較少， 這樣就可以提高體積密度和降低顯氣孔率，從而改善材料的結(jié)構(gòu)強度，優(yōu)化材料性能。 另外，超微粉粒子表面能吸附分散劑而形成水膜層，提高了潤滑作用，加大了流動性，優(yōu)化材料施工性能。 其次采用低水泥結(jié)合系統(tǒng)，通過基質(zhì)的優(yōu)化減少相應(yīng)雜質(zhì)的引入，優(yōu)化了產(chǎn)品的高溫性能指標，有效地解決了產(chǎn)品強度低，抗沖刷能力差等問題。 選擇引入氧化鋁微粉及硅灰， 在增強了物料的流動性的同時，減少了由于回收骨料造成的加水量大的問題，提高了產(chǎn)品的體積密度;硅灰及氧化鋁微粉加入比例的確定合適的加水量

4)采用高效低水泥結(jié)合系統(tǒng)，減少 CaO 等低溶物的引入，優(yōu)化了產(chǎn)品的高溫性能指標，有效地解決了產(chǎn)品強度低，抗沖刷能力差等問題，在通過對某澆注料指標檢測中， 同樣的常溫強度情況下，高效水泥(拉法基)的加入量降低 50%。 

5)為提高到物料的抗熔渣侵蝕性，在部分澆注料中引入回收塞棒車削料， 由于塞棒車削料中含10%的石墨和 81%的富鋁尖晶石， 石墨具有不易被鋼水和熔渣潤濕、熱膨脹系數(shù)小，富鋁尖晶石具有良好的鋼水精煉渣的抗侵蝕性能，將其引入到耐火材料中，可顯著提高耐火材料的抗渣蝕能力與熱震穩(wěn)定性。 另外為確保引入塞棒車削料石墨的不被氧化，先后添加碳化硅等防氧化劑，有效的防止了石墨烘烤使用過程中的氧化，有效保護碳，SiC 還因其硬度高而能提高鐵水包澆注料抗熔渣侵蝕能力。

6)由于廢舊耐火材料生產(chǎn)的產(chǎn)品在高溫?zé)�結(jié)過程的體積收縮，因此通過調(diào)整藍晶石就加入量消除減少使用過程裂紋的產(chǎn)生，保證產(chǎn)品高溫的線變化率在±0.1%范圍內(nèi)。

7)盡管氧化鋁晶體中不斷有缺陷、偏移的產(chǎn)生,但是采用下一級替代使用的方式， 這種效應(yīng)對鐵水罐(包)使用性能影響不大。 只要高鋁質(zhì)再生料加入量在50%以內(nèi),通過合理的顆粒級配,添加高效外加劑,就可以控制這種缺陷造成的影響, 使試樣的強度符合鐵水罐(包)澆注料的強度指標,滿足實際生產(chǎn)的要求。

采用回收耐火材料生產(chǎn)的澆注料，在結(jié)合系統(tǒng)中引入藍晶石，解決產(chǎn)品高溫?zé)�結(jié)收縮造成產(chǎn)品產(chǎn)生的裂紋。并在回收耐火材料生產(chǎn)的澆注料，間接引入回收塞棒車削料，充分利用塞棒車削料中石墨、富鋁尖晶石抗渣性能，提高產(chǎn)品在使用過程鋼渣的抗侵蝕性和滲透性。 提高了產(chǎn)品的施工性能和高溫性能，有效地解決了產(chǎn)品強度低，抗沖刷能力差等問題。 通過相應(yīng)的技術(shù)方案不斷提升回收耐火材料的加入量，保證主要產(chǎn)品回收耐火材料的加入量達 50%以上，且其主要產(chǎn)品性能和施工性能滿足現(xiàn)場使用要求，符合國家的相關(guān)標準要求。

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