钢铁行业用废弃耐火材料的再利用探索
钢铁行业废弃耐材的应用现状
耐火材料在钢铁业中的应用十分广泛，冶金工业或建材生产企业都需要大量采购高温作业所需的耐火材料来保障生产的持续进行。而在钢铁企业各个生产工序中，都会带来大量的废弃耐火材料的产生，如钢铁冶炼中炉窑的日常修理和铁水罐、钢包中的中修、大修拆除的废弃耐材。
一般而言，钢铁企业多数会采用填埋法对这些废弃耐火废材进行处理，而随着钢铁产业的转型升级和节能环保的建设要求，钢铁业中废弃耐材在经过挑选、分类和特殊的工艺处理，可以重新形成高价值的耐火原料，进行综合开发和循环再利用，不但有利于促进钢铁产业的转型升级，实现钢铁企业的经济循环，还可以节省材料和能源，减少企业的经济流失。
目前，我国耐火材料的年产废弃物总量不断攀升，这些废弃耐材既导致了大量的资源浪费，增加了钢铁企业生产和处理成本，也会对环境造成污染。随着钢铁成本的压力不断加大，废弃耐火材料的回收再利用得到钢铁企业的重视，通过对已经废弃的耐火材料进行工艺技术上的加工处理，可以得到新的具有工业价值的新产品。
废弃耐材的应用加工
陕钢集团作为西北地区年产1000万吨的大型钢铁集团，致力于打造西部地区一流的钢铁材料供应商，每年消耗的耐火材料数量巨大，除部分实行吨产品费用承包以外，集团内部还设有耐火材料生产加工企业，对部分废弃耐材进行筛选、回收再利用。目前，对废弃耐火材料回收利用工艺流程如图1。
第一步就是要对废弃耐火材料进行材质分类筛选，在大量废弃耐火材料的回收处理中，这些废弃耐火材料大致由三个方面的流向：一是部分废弃耐材直接作为废弃垃圾进行处理;二是通过清洗、水化处理等去除废弃耐材的杂质粘附或变质部分，对部分拆除的耐火材料直接进行利用;三是在对废弃耐火材料进行残渣清理和化学处理后，可以对另一部分的废料进行挑选分类进行生产回收，通过残砖、耐火浇注料残衬的加工流程得到初步的制品原料，再将原料作为颗粒材料来进行加工使用。
这些废弃耐材的应用方法虽然能够解决部分的环保问题，取得一些经济效益，但也使得制品的质量大大降低，因此，在废弃耐火材料的应用加工中，更一步的应用方法是对废弃耐材进行工艺技术上的再生产的综合加工利用，比如通过添加新的耐火材料生产原料，利用耐材生产技术合成新的材料，或是进行物质的提纯处理，再或是将废弃耐材进行微粉或纳米粉加工，使其能够在烧结等其他工序生产中作为熔剂更为充分的应用。在废弃耐火材料的应用过程中，钢铁行业应该努力开发研究新的废弃耐材利用方式，提升废弃耐材的应用价值，从而达到提升废弃耐材利用率和废材零排放的目标。
目前，陕钢集团对回收的耐材主要进行了两种再利用方式的探索：
(1)分类拣选后的含杂很少的回收料直接按照粒度分类进行配料加工，和同类原料进入生产程序。
(2)分类拣选后含杂较多的进行再筛分，磁选除铁后降级使用。例如对于难分选的铁沟浇注料，在回收后进行破碎除渣，磁选等工艺后将回收料通常降低用作渣沟料或作为高炉铁口炮泥制作用原料，效果很好，取得了很好的经济效益。
钢铁行业废弃耐材的应用探索
一、废弃耐火材料应加强分类回收
钢铁行业中的废弃耐火材料种类众多、成分复杂，为了使不同的废弃耐材都能得到最大化的合理利用，需要根据废弃耐材化学性质、生产方式以及供货形态不同来进行分类研究。钢铁企业通过统一回收废弃高铝砖、炉墙砌筑用的镁砖、铁水罐口用的滑板、铁合金冶炼炉体废弃浇注料、钢包浇注料等，将各种废弃耐火材料进行分拣碎筛，按氧化镁系、氧化铝系、含碳系、不含碳系等分别回收，并对混入的异种材料或铁片，还须通过磁选等方法将其分开。大致可以形成废镁碳砖、废铝镁碳砖、废铝碳化硅砖、废镁砖、镁铬砖、废高铝砖(含莫来石及刚玉质砖)等不同的材料制品，这些制品可以直接用于钢铁企业个厂的生产材料需求。
二、应按配比添加新的耐火材料
钢铁业废弃耐火材料在经过筛分后，还可以配比混合新的耐火材料进行深入再回收加工，再通过挤压成型、熔铸成型或浇筑成型等生产方式，加工成新的耐火材料制品，从而满足其他工序使用耐材的不同需求，降低钢铁企业生产经营中的耐材制备成本。目前，在材料的配入法方面，已进行了相当丰富的探索，并且在再生致密耐火骨料方面，以及利用化学试剂对再生骨料进行分离等方面都取得了一定的成果，使得诸多类型的废弃耐火材料都能够通过配入新材料进行全面的再回收应用。但在未来的发展过程中，还需要进一步推进废弃耐火材料的综合应用，提高再生制品的附加值和工艺水平，从而使得废弃耐火材料的应用范围更加广泛，减少对耐材固体废弃物对环境的污染。
三、提升废弃耐材的再生技术
大量的实践表明，提高废弃耐火材料技术工艺和应用水平，一方面，能够提高废弃耐材再生制品抗侵蚀、耐磨损等特性，有效提升废弃耐火材料再生产的质量，降低耐火材料的损耗，起到优化废弃耐材回收利用的作用;另一方面，还可以使其在高炉炼铁、铁水预处理、炉外精炼以及转炉炼钢等工作中被广泛地应用，不但降低了生产风险，还有效提升了钢铁冶金的产量和质量。因此，要加强废弃耐火材料在钢铁业中的应用，不仅需要对各类耐材进行分门别类的综合利用，还需要重视废弃耐火材料的再生技术，对不同品种的耐火浇注料残衬进行技术工艺上的加工应用。如CTG-2A主沟接头捣打料、炼钢防溅罩铝碳砖、CAS浸渍管中部等综合再生利用技术，能够有效提高不同废弃耐火材料的高附加值产品性能，使废弃耐火材料的综合再生利用可以完全满足钢铁行业的工艺要求。
四、废弃耐材处理的难点
目前存在的问题：(1)回收废弃耐材破碎、筛选、磁选设备还不成熟，仅限于部分耐材的破碎、筛选和回收利用，废弃耐材达不到100%的回收利用;(2)回收人工成本高。耐材本身硬度大，加之生产过程中的高温侵蚀，形成了复杂的有机和无机化合物，破碎、筛选费事费力，生产效率低下，同时因为对材料的特殊要求，必须保持干燥，破碎过程不可避免的会出现扬尘，需要对人员和环境投入大量的除尘等设备设施，造成环保成本升高。(3)钢铁行业生产节奏紧张，回收困难。对废弃耐材进行拆除和回收只能在生产检修间隙进行，同时还须对受损设备进行及时的耐材修复，工作现场环境交织，经常受检修时间限制，造成废弃耐材直接被清理，给回收工作带来影响。
综上所述，废弃耐火材料作为一种可再生利用资源，能够有效降低钢铁行业的生产成本，促进环境保护和钢铁企业的可持续发展，从而提高钢铁产业生产经营的经济效益和社会效益。目前，废弃耐火材料在钢铁业中的应用已具备了一定的规模，如废铁沟料、废镁碳砖都逐渐得以综合型的回收利用。同时，在钢铁业的未来发展中，还应最大限度地提高对废弃耐火材料的应用和再生利用，不断提升以废弃耐火材料为原料生产的高附加值钢铁产品，进一步开拓废弃耐火材料的其他应用方式。
作者单位：陕西钢铁研究院