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鎂砂價格上漲，促使回收利用廢鎂碳磚！
來源：易耐網編輯：易耐網發(fā)布時間：2018/7/16
廢鎂碳磚的可利用比例大、組成簡單，回收利用價值很高，若不進行回收利用，不僅會產生粉塵污染環(huán)境，更是優(yōu)質鎂砂資源、石墨資源的一種浪費。近期環(huán)境保護的勢頭高漲，帶動鎂砂的價格上漲并維持在一個較高的水平。廢鎂碳磚的回收利用能降低鋼包用耐火材料的單耗，用后的廢鎂碳磚可以得到多次應用，近期鎂砂原料價格上漲導致鎂碳磚生產成本漲幅在100%以上，為了節(jié)省成本，廢鎂碳磚的回收制備再生磚勢在必行。
目前，經過揀選、剔除變質層、水化處理的廢鎂碳磚制備再生料的方式有三種：1）不除碳素利用的方式；2）除去樹脂分解產生的結合碳后使用；3）熱處理燒去碳素后使用。第一種方式的鎂碳廢磚利用率最高，但再生料中存在一定量的假顆粒，用來生產再生磚將會對再生磚制品的理化性能不利，若是用來生產對碳含量要求不高且強度要求不高的產品，再生制品受假顆粒的影響較小，但高檔鎂砂和石墨的價值沒有得到充分發(fā)揮。第二種方式保留了廢磚中大部分的石墨，熱處理、篩分后假顆粒所占比例降低，需要采用外來燃料來進行加熱，制造再生料成本偏高，目前未見過有相關應用的報道。第三種方式燒掉了有用的碳素原料，極大減少了假顆粒所占比例，采用外來燃料加熱等增加了制造成本，這種再生料用于生產再生磚以外的其它產品不能體現(xiàn)高檔鎂砂的價值。目前制備再生鎂砂的相關研究報道較少，可以進行相關方向的探索研究。處理好假顆粒的問題，采用廢鎂碳磚初級使用法生產再生鎂碳磚能實現(xiàn)資源的最優(yōu)化利用。
廢鎂碳磚破碎后會產生大量的假顆粒，含有大量假顆粒的鎂碳再生料直接利用得不到高質量的產品，可以通過碾磨法、浸漬法、浮選法處理再生料中的假顆粒。碾磨法需要注意碾磨時間、碾磨壓力的把握，最佳的效果是假顆粒中的骨料與細粉全部分離；浸漬法對于廢鎂碳磚的處理不適用，浸漬法對致密制品的高溫體積密度、顯氣孔率、強度會有不利影響，增加了生產成本，假顆粒的存在對非致密制品的影響不是太大，無需進行浸漬處理；鎂碳磚再生細粉料可以進行浮選處理，除去石墨含量較高的細粉，避免對再生制品性能產生影響。劉金山等進行了再生顆粒料制備工藝的探索，新工藝提升了再生料的品質，提高了再生耐火材料骨料收得率。
侯振東開發(fā)了一種廢鎂碳磚熱處理生產再生鎂砂的專利，該專利將廢鎂碳磚破碎為20~8 mm顆粒，取少量顆粒加入燃燒池內點燃，到火旺時逐步加入顆粒料，邊燒邊加，直到池滿為止，保持燃燒池內溫度在1 350~1 400 ℃，燃燒時間為8~12 h，待顆粒冷卻后破碎至8 mm以下，制備了再生鎂砂，混合均勻后備用，廢鎂碳磚的利用率接近80%。裴七合開發(fā)了一種再生鎂砂專利，該專利采用外來燃料加熱，將廢鎂碳磚料加熱到至800~1000 ℃，廢磚內的石墨開始燃燒作燃料，鼓風1 350~1 400 ℃，物料表面形成脫碳層，繼續(xù)鼓風600~650 ℃，保溫一段時間使物料中的結合劑氧化，冷卻、出窯、剝去脫碳層，破碎、碾壓、篩分以后得到再生鎂砂。
總的說來，廢鎂碳磚水化、破碎后制備的再生料對廢磚的利用率最高，成本最低，但再生料加入量受到了限制，且不能很好的保證再生磚質量的穩(wěn)定，相關配套的制備、處理再生料的機器有待改善，鎂碳再生料的利用還需考慮鎂砂與再生料價格的差異、再生料加入量以及對壽命等的影響，確保能夠做到降本增效。除去結合碳的方式在理論上是可行的，實際上可行性不大，再生料在高于1000 ℃加熱后仍會有未燒透的鎂碳廢磚料，廢鎂碳磚中殘余結合碳的含量本來就很低，650℃左右處理效果應不會很明顯。廢鎂碳磚除去碳素后利用率有一定的下降，再生鎂砂中有一部分假顆粒，產生較大比例的細粉，生產再生磚時用不完，這也會降低廢鎂碳磚利用率，再生鎂砂細粉加入量過多會影響再生磚性能。這種廢磚利用方式更容易受到原材料價格波動的影響，生產成本高，降低其高性價比。
回收廢鎂碳磚的工作面、原質層、非工作面的碳反應程度不一樣，很有必要對回收廢鎂碳磚進行基礎研究。
鎂碳磚再生料制備鎂碳磚的可以達到利用效率最大化。有許多的學者進行過再生料對再生鎂碳磚性能影響的研究。游杰剛等人再生鎂碳磚中最佳樹脂加入量（w）為3.5%~4%，再生磚樹脂加入量較新磚樹脂加入量高，會相應弱化再生磚使用性能。滿斯林等人的研究表明，加入二次碾壓處理的鎂碳磚再生料降低了鎂碳磚的性能，加入再生料粒度越小對再生制品性能影響越大，加入3~1 mm粒度再生料對再生磚制品力學性能影響最小。張國棟等的研究表明隨著鎂碳磚再生料加入量（w，60%、70%、80%）的增加，再生鎂碳磚的理化性能變差。對比其它學者的研究成果可知，合理處理廢鎂碳磚，再生磚中鎂碳磚再生料的加入量還有上升空間。
趙云松等將廢鎂碳磚破碎成廢磚破碎成≤50 mm的顆粒，加入降低樹脂的結合強度并促進Al4C3水化的復合添加劑進入混砂機中與再生料一起攪拌，在困料≥24 h后進行再生料碾壓處理，減少了假顆粒所占比例，以這些再生料為主要原料制成的再生鎂碳磚與不加再生料的同規(guī)格產品具有同等或相近的理化性能指標。
許多學者根據自己的研究申請了鎂碳磚再生料應用專利。趙有恒將用后鎂碳磚分為含鋁類和不含鋁類，含鋁類廢磚水浸泡處理后與不含鋁的廢磚一起除去表面渣層，破碎為5~1 mm顆粒，碾壓處理后篩分，磁選除鐵，加入30%~40%（w）破碎料制備了再生鎂碳磚。向勝樹將廢鎂碳磚回收揀選后除掉滲透層和渣層，二次破碎成8~0 mm統(tǒng)料，篩分成、5~3、3~1 mm的顆粒料，顆粒料烘烤后加高溫瀝青混碾，按照復合磚的生產工藝，工作面采用鎂碳泥料，1/3的靠近非工作面采用廢磚料泥料，壓制含鎂碳廢料復合磚。
表1為破碎廢鎂碳磚顆粒不同粒度料的化學組成?？梢钥闯?，不同粒度料的化學成分存在明顯差異，隨著再生料粒度的減小，料中MgO含量下降，C、Al2O3、SiO2含量升高，尤其是當粒度小于0.1 mm以后，MgO的含量急劇降低，而C的含量急劇升高。在選擇顆粒級配時應優(yōu)先選擇大顆粒再生料，然后是細顆粒再生料；亦可將細顆粒再生料用于其它對體積密度、強度要求不高的制品中；若有條件，可對細顆粒料進行浮選處理剔除一部分石墨含量較高的細顆粒，保證再生磚的質量。
表1鎂碳磚再生料顆?；瘜W組成
表2再生鎂碳磚與新鎂碳磚的性能比較表2為再生鎂碳磚與新鎂碳磚性能對比?？梢钥闯?，加入80%（w）再生料的再生鎂碳磚與原鎂碳磚相比，碳含量一致，體積密度、耐壓強度大，顯氣孔率小，高溫抗折強度相差不大甚至要更高一些。采用合理的生產工藝，再生磚的性能與原鎂碳磚性能一致甚至要更好一些。
要生產鎂碳磚再生料顆粒加入量高的優(yōu)質再生磚，需要對磚的揀選、破碎料的碾壓、成型等工藝進行嚴格把關。在生產之前應進行相關試驗，探索與自己機器相匹配的合適的生產工藝。
從文獻來看，現(xiàn)階段研究較多的是廢鎂碳磚水化、破碎后直接利用；結合實際鎂碳再生磚利用情況看，再生磚加大廢磚再生料加入量可能需要更進一步的基礎研究。再生鎂砂方案報道較少，這可能是受以前再生鎂砂價格與鎂砂原料價格的影響，相關研究沒有價值導致的。企業(yè)注重效益，需將幾種原料價格波動情況、原料利用率、使用效果綜合考慮進去，使鋼包再生磚的性價比最優(yōu)化。
廢鎂碳磚的再生利用因為沒有非常實用的工藝而無法全量處理，很多學者研究了再生鎂碳顆粒在不定型材料方面的利用。鎂碳磚再生料可以應用于中間包、鋼包等不定型耐火制品的生產。不定型產品氣孔率較鎂碳磚要高的多，一定量假顆粒的存在對再生產品的理化性能影響不大。現(xiàn)階段鎂砂價格普遍偏高，越高檔的鎂砂價格越貴，短時間內鎂砂價格很難降下來。用于其它用途產品的生產降低了鎂碳再生料利用價值。
3.1有學者將鎂碳磚再生料顆粒應用于生產鋼包渣線用鎂碳澆注料，將鎂碳磚再生料顆粒添加到鎂碳澆注料中可以解決鎂碳澆注料加水過多、石墨造粒環(huán)節(jié)，此種方法實現(xiàn)了廢鎂碳磚的再生利用，但澆注料的使用效果肯定比磚的使用效果差，且目前使用的比較少，該利用方式不能實現(xiàn)廢鎂碳磚再生料的大規(guī)模、大批量的高效利用。
姚金甫等加入20%（w）鎂碳再生料制備鋼包噴補料，結果表明再生噴補料噴補附著率好，耐用性好于常規(guī)噴補料。再生噴補料存在需水量增加、密度下降、顯氣孔率上升，抗渣性能較常用噴補料好，但石墨與其它組分的不潤濕限制了再生料的加入量。這種方式沒有降低廢鎂碳磚的利用價值，但是技術還不太成熟，用量也不是很大，廢鎂碳磚的加入比例不是很大。
鞏秀民加入15%（w）的鎂碳磚再生料制備了鋼包包沿澆注料，該包沿料具有包沿料有很好的強度和防粘渣效果及優(yōu)良的抗熱震性能，但其附加值比較低，廢料加入量比較少，用量也不是特別大，不是廢鎂碳磚高效利用的最佳選擇。
3.2鎂碳磚再生料在中間包用料中的應用
中間包用耐火材料以鎂質耐火材料為主，包含有干式料、涂抹料、擋渣墻、水口座磚等，大部分材料對強度要求不是特別高。對于碳含量要求不太嚴格的鋼廠中間包用耐火材料，鎂碳磚再生料可以少量加入到部分產品中來降低生產成本。如今鎂砂價格一路走高，若是制品有MgO含量限制時加入鎂碳再生料就有些得不償失。
袁添翼等研究了用整形和鎂碳磚再生料顆粒部分替代95中檔鎂砂制備中間包干式料，研究結果表明整形的再生料使用效果比未整形的好，加入量最多不能超過30%，可以滿足使用要求。鄭凱等申請了一項中間包鎂碳干式料的專利，3~1、1~0.3mm粒度鎂碳磚再生料加入量（w）在65%~82%之間，制作的中間包工作層內襯抗沖刷性和抗侵蝕性優(yōu)異。江群英申請了一項涂抹料的專利，鎂碳磚再生料加入量在80%左右，可替代傳統(tǒng)的涂抹料，質量穩(wěn)定，不受再生料假顆粒的影響。
中間包用鎂質原料檔次比鎂碳磚用鎂質原料檔次低，替代使用雖然較引入其它不定型產品中增加了其附加值，但還沒有充分體現(xiàn)高檔鎂砂的價值，再生料加入量比較少，且需要進行整形處理，使用還受到氧化鎂、碳含量要求等限制，不適合大規(guī)模、高效利用鎂碳磚再生資源。
3.3鎂碳磚再生料在轉爐上的應用
鄭萬等研究了以60.2%（w）鎂碳磚再生料制備轉爐終渣改質劑。該方式充分利用了再生料中的主要組分而無須擔心再生料理化指標對制品性能產生影響。鎂碳磚再生料這種利用方式可以消耗掉部分石墨含量偏高的小粒度再生料，若是能與再生鎂碳磚配合起來，能提高廢鎂碳磚的利用率。
吳漢元研究了以鎂碳磚再生料來生產造渣輔料，用鎂碳磚再生料替代白云石，極大的降低了廢鎂碳磚的回收利用價值，可以用檔次低一點的鎂磚廢料來生產造渣輔料。
以上是廢鎂碳磚水化、干燥、破碎后直接利用，成本較低，受鎂砂原材料價格的影響較小。這些利用方式均未充分利用高檔鎂砂的價值，且會對鋼水增碳，適用場合及用量受到限制，產品中優(yōu)質石墨會影響產品性能。可以在部分上述產品中加入少量小粒度再生料，與再生鎂碳磚配合，提高廢鎂碳磚的利用率。
在當前鎂砂價格居高不下的狀態(tài)下，廢鎂碳磚回收利用可以大幅降低成本，無論是出于成本考慮還是環(huán)?？紤]，廢鎂碳磚回收利用無疑都會大受歡迎，廢鎂碳回收利用也必將朝著生產再生磚方向傾倒。廢鎂碳磚的回收利用方式多種多樣，回收時需要考慮制造附加成本、使用效果等因素的影響，想要充分、高效的利用廢鎂碳磚還有一段路要走。
目前最高效的廢鎂碳磚利用方式是將其水化、二次破碎、碾壓后生產再生鎂碳磚，這一利用方式也最節(jié)省成本，但是需要解決好假顆粒的問題。關于如何更好的去除假顆粒，這需要更多的學者去探索相關工藝流程，設計更好的機器來解決這一問題?，F(xiàn)階段應該繼續(xù)進行一些基礎研究，例如如何能更好的對廢鎂碳磚進行分類，厘清假顆粒對再生磚性能影響的機制。
廢鎂碳磚的回收利用將朝著以再生鎂碳磚為主，其它利用方式輔助，朝著全面利用的方向發(fā)展。根據不同部位所用耐材的材質、檔次、對耐材的要求來決定是否可以實現(xiàn)廢鎂碳磚的回收再利用，盡量將廢鎂碳磚應用于與其所用原料檔次相匹配或者相差不大的部位，根據一些影響因素慢慢優(yōu)化廢鎂碳磚的回收利用，優(yōu)化利用效率。（摘編自《第十六屆全國青年學術報告會論文集》）
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