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    废旧耐火材料回收再利用环保在行动

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    废旧耐火材料回收在综合利用前,先要进行回收,经过适当分选和加工后才具有再利用价值,回收得好还具有原耐火材料所有的特性。

    耐火材料使用在热工炉窑上,当达到一定使用寿命时,就要拆除。在拆除过程中,废旧耐料回收不可避免地黏附杂质、灰尘和掺杂物,因此,在拆除窑炉的过程中,应该细心拆除,最好逐层拆除。在拆除过程中,不要把周围的泥土、杂物混到或粘到废耐火材料里,因为耐火材料是高温相,若混入夹层、黏附物、灰尘、掺杂物等,就会导致废耐火材料再生产品高温性能下降,这样就影响到废耐火材料的用途。目前,我国有不少钢铁企业用户在拆除窑炉时,把窑炉内所有废耐火材料混杂堆放在一起,这导致废耐火材料很难再生出高附加值的产品。


    废旧材料.jpg


    其回收的具体方法如下:

    1、去除泥土杂物

    对于分类过的用后耐火材料,若表面粘有灰尘、泥土等杂物,就必须用人工的方法去除。由工人把掺杂物拣出,并且水洗,洗去表面的泥土和灰尘。通过水洗和拣选,可以把用后耐火材料里的掺杂物、黏附的沙泥土和灰尘等影响废耐火材料性能的有害物质去除,为废旧耐料回收的应用打下良好的基础。

    2、除去渣层和渗透层

    一般情况下废耐火材料表面粘有一层炉渣等窑内的侵蚀介质,往往窑内的侵蚀介质还扩散渗入耐火材料炉衬内部,并与耐火材料发生反应形成变质层,渣层和变质层都影响用后耐火材料的性能,影响到再生产品的高温性能和使用寿命。因此,必须先除去这些有害成分才能进行破碎加工。去除的方法有人工敲击法和机械切割法,人工敲击法是用锤头敲击渣层,把揸层和渗透层敲下来,与耐火材料分离的处理方法。机械切割法是把带有渣和渗透层的耐火材料放在切割机上,切除有害渣层的处理方法。不同的废耐火材料表面黏附的渣层和渗透层的厚度不同、黏结强度不同,黏结强度低时可以采用人工敲击法处理,黏结强度高时,就应该采用机械切割的方法去除有害渣层。

    3、破粉碎加工

    当用后耐火材料去除各种杂物后.还需要进行破粉碎加工,因为要再生利用,必须把用后废旧耐料回收加工成不同粒径的颗粒或细粉,按照耐火材料粒度大小和材质用冲击能、压缩能或剪切能将耐火材料破碎成不同粒度,然后进行回收,加工过程是在各种破粉碎设备中进行的。一般废耐火材料首先经过颚式破碎机进行粗碎处理,然后经过圆锥破碎机或对辊破碎机等进行中碎处理,如果需要,对需磨细加工的用后耐火材料,用球磨机、柱磨机、雷蒙机等粉磨设备进行磨细处理。

    4、废耐火材料的除铁、渣

    废耐火材料内含有金属夹片铁和铁屑。在破粉碎加工过程中,由于机械的磨损和冲击,也会使废耐火材料的含铁量增加,耐火材料中金属铁的存在,影响了再生耐火材料的性能。当有金属铁掺入耐火材料产品中时,在高温下金属铁会发生氧化反应生成氧化铁。铁离子会随窑炉内气氛的变化而改变化合价,并导致体积变化,严重影响了再生产品的体积稳定性、抗热震性和使用寿命。另外,氧化铁的存在,将会与耐火材料发生低共融反应,促进了液相的生成和液化温度的下降,导致再生产品调温性能和其他使用性能下降。因此,必须把金属铁从废耐火材料中除去。

    利用铁具有磁性的原理,对废耐火材料进行磁选处理,磁选处理是在破粉碎加工过程中进行的,这样有利于把夹杂在耐火材料缝隙里的金属铁和破粉碎过程中的机械铁暴露和分离出来并易于去除,磁力选铁的方式有许多种。图1是耐火材料中含铁量和磁力的关系.在粒径5~10mm钢包耐火材料中加入规定的粒度5~10mm的铁粒,如用磁力大于12T的磁选方式,总含铁量可降低到2%以下。实际应用过程中,应根据各厂的操作条件和耐火材料种类来选择磁选方式以及使用的磁力。

    图2所示为一种结构色选装置。该装置是通过空气压力选出黑白反差强烈的物体.特别是去除白色Al2O3使废耐火材料中所含的黑色铁粒和炉渣有效分开。


    废耐火材料中的铁含量和磁极化强度的关系.jpg

    图1 废耐火材料中的铁含量和磁极化强度的关系


    色选装置示意.jpg

    图2 色选装置示意

    5、均化技术

    耐火材料的均化处理已经是成熟的技术,把它应用到废旧耐料回收上也是非常合适的。用后耐火材料来源复杂,即使是同一用户甚至同一窑炉,不同部位所用的耐火材料也不一样,要把它完全分门别类地分拣出来也是相当困难的。这种不均匀性会造成用后耐火材料的质量波动性很大.可能出现不同批次、不同位置的用后耐火材料的质量不同,这就给使用或再生优质产品带来很大的困难。为此,除了加强分类、拣选外,还应该增加均化处理。均化处理方法是:把所处理的难分辨的废耐火材料放在均化堆场,进行机械或人工掺合使其均匀分布,这样能够保证该用后耐火材料为原料生产再生产品的质量稳定性。

    6、分离技术

    利用破粉碎加工得到的废耐火材料直接作为原材料使用,不能制备出高质量的再生产品,其主要原因是废耐火材料由很多不同材料组成,并且还含有一定量的有害成分。只有把这些有害成分去除并把不同的原料成分分离.才能提高原料的内在质量,并制备出高质量的再生产品。因此,对于破粉碎的用后耐火材料应该进一步加工处理,分离出不同的耐火材料成分。对于耐火材料分离技术介绍如下。

    (1)重选法

    利用耐火材料复合成分的密度不同,在不同液体介质里上浮、下沉的速度不同而区分开来。这对于密度差较大的复合废耐火材料是合适的,如镁碳砖等含碳耐火材料。由于石墨和镁砂的密度差别很大,可以通过重选而把它们初步分离。

    (2)碾磨方法

    碾磨过程是把破粉碎后的废旧耐料回收进一步碾磨再加工。这样做有两方面的用途:一是破坏假颗粒的团聚体,使之变成真颗粒物料;二是粉末化,使之成为微粉,甚至变成纳米粉,这样用途和附加值就会大幅度提升。

    (3)烧失法

    烧失法主要应用于含碳耐火材料的处理。废含碳耐火材料中含有碳,直接作为原料使用会增加浇注料的加水量,使产品性能下降,难以制备出较高质量的再生产品。如利用石墨在1000℃以上容易烧失的原理,把镁碳砖料中的碳高温氧化掉,这样可使电熔镁砂复原,并可以作为新的电熔镁砂原料使用。这种方法提取的电熔镁砂与菱镁矿直接在电熔生成的电熔镁砂相比.具有成本低和就地加工的优点。但该方法会把镁碳砖中有利用价值石墨烧掉,使有价值的添加物经过氧化变成了氧化物,从而影响电熔镁砂原料的性能。

    (4)浸渍法

    耐火材料经过破粉碎得到的颗粒表面有很多气孔,而且颗粒密度也很低,这严重影响了再生产品的致密度.增加浇注料的加水量。采用浸渍法可以消除这种不利因素,即把用后含碳颗粒经过氧化处理后,用磷酸、金属盐溶液、硅溶胶、金属有机物等进行真空浸渍,使浸渍剂进入颗粒气孔里,然后固化或高温处理,使颗粒内气孔减少,颗粒强度提高。用它作为喷补料的原料,制成的再生喷补料,与不含废物的喷补料的抗侵蚀性、气孔率和附着性等性能都相当。对于不含碳的颗粒料,经过浸渍处理后,会使表面层气孔变小,经干燥后作为浇注料的原料使用,会提高再生产品的密度,降低其显气孔率。

    (5)化学去除杂质法

    化学反应去除杂质法是通过化学反应将废旧耐料回收中的某些杂质转化成可溶解的化合物,用水洗涤而去除的一种方法。即废耐火材料中的金属铁对再生制品质量影响很大。对于一般耐火材料可以通过磁选除去,但对于再生优质原料,要求铁的含量最低,并且细颗粒的铁通常分布在细粉中,这就很难以用磁选的方法去除。这种情况下,先用稀盐酸冲洗,使铁与盐酸反应生成氯化铁,氯化铁溶解于水中,用水洗涤可以除去金属铁。

    (6)化学转化法

    将废旧耐料回收中含有的某些有害成分,经过某些化学反应使之变成无害物质的处理方法。如在水泥窑、RH、AOD等设备上使用后的镁铬砖,特别是靠近工作面部位Cr6+含量最高,Cr6+是严重危害人体健康的有害元素,Cr—遇到雨水等就会溶解.污染周转环境.因而必须处理才能排放。将废铬砖经高温埋石墨粉或通过CO、H2等还原气体处理,可把Cr6+还原成Cr3+,这时废镁铬砖就可以按照正常处理工艺制备出合格的耐火材料。