残存耐火材料的收集与应用

　　　　　　　　　　　　　　　　　　                               许承凤
　　　                                             　马鞍山钢铁股份有限公司耐火材料公司技术质量科安徽马鞍山243000

摘 要 系统阐述了耐火材料生产过程中和用后残存耐火材料的收集与应用问题。生产过程中的残存耐火材料经处理后，全部进入到生产过程合适工序中消化。对用后残存耐火材料进行最大程度地收集，并在无限循环系统中合理应用，最终使残存耐火材料达到零排放，并使残存耐火材料做到物尽其用。同时，对收集与应用问题提出了一些解决办法和话题。 
关键词 残存耐火材料，剔除异物，无限循环，环境，物尽其用 

资源与环境是全球面临的两大问题。怎样合理利用资源并保护好人类赖以生存的环境，值得人类深思。耐火材料是热工窑炉的基础材料，是国家战略资源。耐火原料资源是有限的；由耐火原料生料转变为耐火原料熟料一般须经过探矿、分级开采、煅烧或熔炼、破碎和分级存贮等工序才能获得，需要耗费大量 的人力、财力和物力。因此，做好耐火原料充分使用， 不浪费，是每个耐火材料工作者应尽的责任与义务。 本文阐述了耐火材料在无限循环系统中，充分合理利用的问题。

 l 收集 
1．1 耐火材料生产过程中的残存耐火材料 
1．1．1工艺设计、生产设备与除尘工艺
　　做好生产过程中耐火材料残存的无限循环利用， 生产工艺设计、设备的进步及选型和除尘工艺的配套是生产过程中残存耐火材料收集利用的首要问题。 
　　生产工艺设计除了工艺本身的合理性外，还应与设备的更新换代和除尘工艺的创新相结合，这样就为残存耐火材料的收集利用创造了良好的条件，生产过程中的残存应在生产过程中全部消化，老工艺在改造过程中也应兼顾这样的问题。 
　　在过去的耐火材料行业中，可以说“空中飘的、水中流的，地上堆的”都是上好的耐火原料。收集残存 耐火材料应从源头做起，首先要控制“空中飘的”，限制“水中流的”，清理“地上堆的”。把好残存耐火材料的扩散关，做好第一步工作。 
　　“水中流的”可以通过沉淀法将耐火材料残存收集，干燥后加以利用；“地上堆的”可以通过定置管理等办法加以解决。三者的难点主要是“空中飘的”，下 面重点阐述“空中飘的”控制与收集的问题。 
　　“空中飘的”是耐火材料粉尘，其粉尘的产生主要 集中在混练工序之前，其收集难，使用易，可直接当粉 料使用。产生粉尘的强度不外乎原料粒度(颗粒与细 粉)、湿度和速度，前二者因工艺技术要求很难改变， 剩下的就是速度，原料产生速度在生产工艺中主要在 于各工序之间的衔接和原料的加工，主要工序包括破粉碎、筛分、配料和混练等工序。 
　　在工艺设计中，工序之间的衔接，主要靠溜槽依靠高度自由下落到下一道工序。角度越大，高度越高，到达下落点的速度和冲击力就越大，产生的粉尘就越多，这对粉尘的收集不利。因此，设计溜槽的角度时，既要保证物料能自由下落，又不致下滑过快；设计下料高度时，在不可避免的情况下，若落差过高，应考虑中间料仓加闸阀等形式分阶手动或自动下料，来降低到达目的地的速度。 
　　生产设备的研究重点也应是泥料未湿之前的工序，以减少原料的速度来降低粉尘，同时在考虑有利于设备检修的前提下，将产生粉尘的点密封在一个固定范围内；在设备性能设计方面，如高速搅拌机，在满足泥料均匀性的前提下，在泥料润湿前采用低速搅拌，待润湿后采用高速搅拌混练。因此，应考虑低、中、高速度或连续性档速，让生产企业根据工艺要求选择合适的搅拌速度；耐火材料生产工艺规程的制定也应改变传统的理念，在不违背半成品质量的前提下，将降低扬尘问题考虑进去。 
　　在研制耐火材料新设备时，应将提高半成品质量、降低粉尘扩散压力和便于粉尘收集结合起来。除尘系统应加强除尘设备效率提高的研究，同时与生产设备及工艺布局结合起来；除尘研究技术人员应与耐火材料行业的专家、学者及操作人员结合起来，使研究工作更具有针对性和实用性。 
　　据笔者了解，除尘设备应用最广泛的是布袋脉冲除尘器，其除尘效率、粉尘的排放合格率、布袋更换周期和粉尘收集的利用等值得进一步考究，能否从布袋的料性、设备结构的合理性及新的除尘理念等方面去 考虑，因笔者学识方面的原因，又难以企及。这里只 能对直观的的问题说一些看法。 
　　一般在耐火材料生产过程中，粉尘是由局部或点向周围扩散，控制好局部或点就等于抓住了收集粉尘 的咽喉，吸尘的入口就是粉尘的扩散口。 
　　通常，在耐火材料生产过程中，扬尘点不止一处， 但往往又不是同时扩散，在一定范围内，除尘器的吸力是有限的，为保证吸尘点的效率，在扬尘点不扬尘时，应考虑该扬尘点能自动关闭，即在扬尘点扬尘之前，吸尘点开始工作，然后打开给料装置，当其完成作业，过一段时间后，再关闭吸尘点的工作。笔者认为在自动化高度发达的今天，这样的自动程序设计是不 成问题的，另外，为防止粉尘的沉积造成管道阻塞，粉 尘收集的管路走向应避免横向布置，因此管道走向应尽力考虑角度最大化和倒V形的圆弧连接或横向管道布置为粉料收集仓等，以便提高除尘效率，减少检修次数，从实践出发，推动除尘技术不断创新并取得进展。 
　　值得一提的是，在目前除尘设备还不能全自动清 理和持续高除尘效率的今天，人工定期对除尘系统进 行检修清理并对粉尘收集是一个不可缺少的工作。

1．1．3不定形耐火材料 
　　不定形耐火材料生产过程节能且工艺简单，如果 直接购买合格粒度和品级的原料，那么主要工序有配料、混练、浇注和干燥等工序。其主要收集的残存耐 火材料主要是耐火材料粉尘、地面上积料、袋装失效料、预制废品和不合格品等。 

1．1．4其他耐火材料
　　其他耐火材料如耐火泥浆、耐火纤维等及新产品，按品种和类别进行收集，将其归位存贮。不管是何类耐火材料，采用什么工艺，都应将残存耐火材料 根据其品性，从源头上避免无关异物混入其中，为残存耐火材料利用创造良好的条件。 

1．2用后残存耐火材料 
1．2．1分类 
　　首先对用后拆除下来的残存耐火材料，在第一时间内，根据应用部位按化学品位，制定适当的档次进行初分，在指定的场所集中堆放，再细分，对残渣、残 铁、残钢进行严格的表面清理，再分级堆放，交耐火材料生产企业进行加工利用。 
1．2．2存在的问题
　　利用残存耐火材料，最早被国外重视，近年来，国 内也渐渐地认识到其应用价值。实际上，用后残存耐火材料与耐火原料的耐火性能，在本质上没有什么区 别，其利用应该没有任何问题，将其清理后应该就是上好的耐火原料。要说有问题，就是剔除异物与分级 存贮问题；真正的问题是，将残存的耐火材料全部收集并加以利用还没认识到位，还没有形成固定的产业和工种。实际上，用后的残存耐火材料可以完全收集利用，问题是否能将残存耐火材料上的铁钢渣等异物 与其分离和合理的分级以及在运输过程与贮存过程中，避免与耐火材料无关的异物混入。 
　　由于看到残存耐火材料上有异物，就不再下功夫收集，当垃圾扔掉，这实在可惜。若将清除铁钢渣等异物的费用与从矿山开采生料到煅烧或熔炼冷却而 加工出来的耐火原料熟料相比，其成本不知要低多少，这是可想而知的，且不需要煅烧或熔融可直接加工使用。用起来就是财富，扔掉就是垃圾，而且造成环境污染以及耐火材料战略资源的严重浪费。 
　　况且有些窑炉拆下来的残存耐火材料并没有什么异物，稍加处理就可当作上好的耐火原料使用，有些功能耐火材料的残存，如滑动水口系统的残存耐火材料，均用的是高纯耐火原料，受侵蚀的部位很少很少，上面粘的钢和渣也很少，只要方式得当，清理出的 残存耐火材料会非常干净。当然，清理分级得好是生 产性能稳定的耐火产品的第一关。另外，笔者认为清理出的残存耐火材料不要轻易降级使用，可等同或根 据情况稍降一点品级使用，不能认为残存耐火材料就是不好的耐火材料，因为，耐火材料使用时，耐火产品 的工作层只占耐火产品的很小部分，非工作层受温度、气氛和杂质的影响很小，性能自然就不会有多大的变化。 
　　仔细分析，就钢包衬砖或转炉衬砖来说，工作层 上粘一些渣和钢。举一个简单方法，冷态下，渣可以用铁锤敲掉，残钢敲不掉可以借用气割帮助。当然， 经过研究还会有更好的简便易行的方法。 
　　实际上，耐火材料使用过程中，消耗最大的是冶炼工业液态金属和渣对冶炼炉和容器内衬耐火材料侵蚀作用。对于有些窑炉因选材的合理性及砌筑等方面原因，造成寿命的减短或报废的窑炉内衬耐火材料，几乎可以不废力气地全部收集，而且品位稳定，分 类分级也很方便，是求之不得的宝贵耐火原料熟料。 
　　尽管从生产过程到使用状态，出现一些外观质量问题，如：裂纹、外观尺寸不合格甚至粉化等问题，经适当处理、分级和加工，将其全部收集利用也不应成问题，不能用“食品法”中某些条文来框定残存耐火材料应用的问题，这样会使残存耐火材的收集与应用失 去根本，很多残存耐火材料将会变成垃圾而流失，实际上，有条件的话，完全可以对残存耐火材料全部收 集，然后分门别类并加以分级利用。
　　总之，应尽其所能将残存耐火材料收集起来，不 要犯过去在开采矿山原料时拣优质原料开采，而不统 筹兼顾次等原料，造成宝贵原料的浪费的过失。如果不把宝贵的残存耐火材料加以收集，而作为垃圾扔掉，再收集就相当困难，这些残存耐火材料可能永远不可再生了，这将愧对子孙后代。 

2 应用 
2．1应用前的储备
　　要想应用好残存耐火材料应对生产过程中和用 后残存耐火材料进行收集，对残存耐火材料进行分类，清理，剔除异物，分级，再根据残存耐火材料的外形(块状、颗粒和细粉)分类，经清理符合颗粒和细粉及品位要求的可直接进入原料系统进行耐火材料生 产，清理合格的块状残存耐火材料，按品级存贮保管， 分别进行破粉碎、筛分后进行袋装包装或进入配料仓，进入耐火材料生产程序。 
　　要使残存耐火材料应用得好，应把好收集的残存 耐火材料的清理关，不可混入异物，并且使用前应保持干燥等。性能稳定是用好残存耐火材料的前提。 
　　总之，收集、清扫、整理和存贮好残存耐火材料， 做到颗粒粉归仓，使残存耐火材料在无限循环中利 用，力争做到残存耐火材料零排放。残存耐火材料的 应用是广泛的，与耐火原料相比，不仅成本很低，而且 性能没有降低。 
2．2研究配方与生产工艺及使用性能 
　　对加工好的残存耐火材料一般可按原料直接使用，也可与相应品级的一次耐火原料搭配使用，同时真正做好残存耐火材料应用的专项研究。 
　　在考虑耐火材料选材应用时，一般而言，同品级的骨料和细粉相比，在使用环境中，骨料的耐火性能要高于细粉，耐火制品的损坏一般是从基质开始的， 即基质是薄弱环节。 
　　在工艺设计方面，笔者认为如果为保证耐火原料性能稳定性，耐火生料需要进行烧成或熔炼的话，那么耐火制品生产过程中的的烧成工序可以说是多余的。如果生产过程确实需要烧成的话，耐火材料使用 应该说就是烧成，何必非有多此一举的烧成工序呢? 当然，因特殊需要而烧成的应是例外。实际上，不烧品种已普遍存在，如耐火浇注料、树脂结合的镁碳、铝镁碳砖、不烧滑板水口砖及盐类结合的耐火制品等等。对不烧耐火制品，为适应耐火材料在使用环境下的性能，应从配方与生产工艺方面人手加以解决，保证常温下有足够的强度是必需的，以及能够具有从常 温平稳过渡到高温下的强度，并有合理的线膨胀率， 这就应考虑合理的配方构成和研究开发新型结合剂。 
　　耐火材料产品的使用性能需用一些检测数据来评判。这些项目检测起来复杂而烦琐，而且某一个性能指标只能从某个侧面或角度来评判，而不能全面评价使用状态下的性能，即使检测很多项目指标，如果抓不住重点，也不能评判准确。如果评价耐火制品质量只停留在以往的一些数据上，最终将会走向形式主义，这对推动耐火材料技术进步不利，用户也很难得到价廉物美的产品，这对耐火企业和用户都是不利 的。耐火产品的最终评价标准是使用时的性能、安全性和寿命等，这是最直观、实际和客观的评判。作者认为，用户在耐火材料使用中，从客观角度出发，应最能评价耐火材料终极性能——使用性能，而不应拘泥 于所谓理论和数据。 

3 收集与应用流程 
　　产品的加工和生产过程中及用后残存耐火材料 的收集与应用流程见图1。 

　　(1)本流程是残存耐火材料收集与应用的大致思路，不可能面面俱到，对具体问题应采取具体办法去解决，实际上需要解决的问题还很多，甚至需要攻关， 这应在残存耐火材料的收集与应用的进行过程中总结经验，打开思路，不断地克服和解决。 
　　(2)本流程是从生产到用后残存耐火材料的收集，经清理加工后，再回到耐火材料生产线中，使耐火材料在无限循环的系统中使用，直至物尽其用。 
　　(3)耐火材料生产扬尘主要集中在破粉碎到混料工序，在设计工艺时应重点考虑扬尘问题。但对有些功能性耐火材料，如滑板滑动面需要磨制，会产生大量带水的粉尘，也要把好扬尘关；对于老式工艺因先 天设计不足，现场扬尘较大，落人地面的粉尘较多。 在生产区域内的粉尘，若不掺入其他夹杂，也是上好的耐火粉料。要收集好这部分粉料，首先要保持地面平整与光洁，控制车辆、人员等人为带入杂物，用清扫 吸尘车往返清扫。收集的粉尘经清理处理后，投入到相应生产工序中去。做好粉尘点的控制，研究除尘点的效率，是一项很重要的工作，一方面解决扬尘粉尘的利用，另一方面是做好环境友好型企业的保障。 
　　(4)生产过程中的利用主要在于做好新技术和新工艺与全质量管理有机结合，尽量减少废次品的产生，降低残存废品的处理量。 
　　(5)一般来说，同一品质的块状耐火材料应按批 加工。在交替加工不同品质残存耐火材料时，只要系统根据需要空转一段时间就可以，其主辅设备内的耐火材料一般不需要清扫。当然，并不是说在原料加工时，可以分开而不分开，人为地任意混杂，这也是没有道理的，也不利于物尽其用。 
　　(6)对残存耐火材料的收集与应用应形成新产业 并设立新工种，尤其是用后残存耐火材料。 

4 结语 
　　(1)耐火材料生产过程中粉尘的收集是重点也是难点。要做好粉尘收集，首先应将生产工艺设计与除 尘工艺结合起来进行，同时加强生产与除尘设备的更新换代，尽力提高除尘能力，并且在制定工艺规程时也将有利于除尘的因素考虑进去，把好扬尘关；因特殊工艺要求耐火材料生产过程中进入到水中的耐火材料残存，可考虑用沉降法收集，干燥后再利用；生产过程中各工序残存耐火材料，作好定置管理，避免异 物混入，加工粉碎成合格半成品后，在合适的工序中， 即时加入到生产线中，避免堆积存放，更不可当垃圾扔掉，力争做到零排放。 
　　(2)用后残存耐火材料应在拆除下的第一时间内 进行收集，按使用部位及化学品位做好分类收集整理工作，再运到指定的专用现场进行异物剔除，残存的主体耐火材料与辅助耐火材料分离，根据品级分级堆放，作为上好的耐火原料使用，残存耐火材料收集应破除收集不重视的观念，应形成残存耐火材料收集的 新行业与工种，其意义重大。
　　(3)耐火材料产品是耐火原料非均质的混杂物， 耐火原料与残存耐火材料在耐火性能方面，本质上没有什么区别，因此在利用残存耐火材料生产耐火产品 时，可以单独使用，也可与一次耐火原料搭配使用，配方的设定应首先考虑耐火产品使用时所处的高温环境，耐火产品的应用单位宜客观地反馈使用性能，共同推进耐火材料科技进步。