資源對所有的國家都是非常重要的，尤其是眾多不可再生資源。用后耐火材料的回收再利用得到人們越來越多的重視，研究工作得以不斷深入開展。用后耐火材料分布在全國各地，如能得到充分有效利用，不僅能減少耐火礦物的開采，降低耐火原料生產(chǎn)、制備過程中的費(fèi)用和能耗，還可節(jié)約耐火原料的運(yùn)輸成本，有利于資源節(jié)約、節(jié)能和環(huán)保，具有顯著的經(jīng)濟(jì)社會效益。

       現(xiàn)狀及發(fā)展

       1.國外概況

       國外發(fā)達(dá)國家非常重視對用后耐火材料的再利用，從資源、環(huán)保的高度去認(rèn)識，甚至制定法令法規(guī)嚴(yán)格限制用后耐火材料的排放量，極大地促進(jìn)了對用后耐火材料再利用的研究，用后耐火材料再利用率已達(dá)60%以上，并在不斷提高。

       日本有鋼廠以廢磚為主原料，開發(fā)出了鋼包底周邊搗打料、鋼包澆注料以及定型產(chǎn)品，如：用85%再生料和15%的新料生產(chǎn)出電爐熔池部位用不燒鎂磚，以90%的再生料和10%新料生產(chǎn)出電爐渣線用鎂碳磚，以及全部用再生料生產(chǎn)出RH底燒成鎂鉻磚等。黑崎公司利用廢舊剛玉石墨制品作原料開發(fā)出了浸入式水口磚。鹿島鋼鐵公司開發(fā)出了滑板磚的二次利用工藝，采用表面打磨、澆注料澆注復(fù)原法、圓環(huán)鑲嵌法使修復(fù)后的滑板達(dá)到了新滑板相同的使用效果；出鐵溝廢舊耐火材料被重復(fù)使用，主要用作A12O3-SiC-C質(zhì)澆注料的骨料。

       意大利 OfficineMeccaniche di Pon-zano Venetto 公司開發(fā)出一種回收用后耐火材料技術(shù)，主要用于回收各種窯爐、中間包、鑄錠模和鋼包內(nèi)襯耐火材料，并將所回收的耐火材料直接噴吹入爐，以保護(hù)爐壁。美國以前僅將廢棄耐火材料少量回收，其余幾乎全被掩埋。1998 年美國能源部、工業(yè)技術(shù)部和鋼鐵生產(chǎn)者聯(lián)合制定了 3 年計劃，以延長耐火材料使用壽命，并回收利用廢棄耐火材料。政府支持、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的合作加強(qiáng)了對用后耐火材料的研究，可應(yīng)用的范圍主要包括：脫硫劑、爐渣改質(zhì)劑(造渣劑)、濺渣護(hù)爐添加劑、鋁酸鈣水泥的原料、耐火混凝土骨料、鋪路料、陶瓷原料、玻璃工業(yè)原料、屋頂建筑用粒狀材料、磨料、土壤改質(zhì)劑。耐火廠與用戶的合作使廢棄耐火材料量減至最少。美國還對用后白云石磚作為土壤調(diào)節(jié)劑和造渣劑進(jìn)行了研究，取得了良好的效果。

       印度最早開展對廢棄耐火材料的研究工作可以追溯到1978年，首先是在鋼管公司開展的，利用印度鋼管公司(現(xiàn)為TISCO鋼管分公司)加熱爐產(chǎn)生的廢棄高鋁磚(60%~62%氧化鋁)生產(chǎn)澆注料(56%氧化鋁)、火泥(50%氧化鋁)和耐火可塑料。其中所開發(fā)的澆注材料主要用于生產(chǎn)燒嘴磚、阻尼器、瓦片等，并能滿足行業(yè)內(nèi)部要求。

       2.國內(nèi)概況

       我國對用后耐火材料再利用的研究起步較晚，再利用率相對較低。據(jù)有關(guān)報道，我國用后耐火材料的再利用率約20%，即使利用的部分，也是以降低產(chǎn)品質(zhì)量為代價的。近年來，國內(nèi)各大鋼廠和大部分耐火材料廠都十分重視用后耐火材料的回收及再利用，不斷開展各方面研究及應(yīng)用工作。

       寶鋼用后耐火材料再利用工作進(jìn)行的較好，高爐主溝澆注料已全部回收用作渣溝澆注料的原料，對用后鎂碳磚進(jìn)行再生處理后制備的再生鎂碳磚具有抗氧化和抗渣性能強(qiáng)、使用壽命長的優(yōu)勢。

       武鋼將用后鋁鎂碳?xì)埓u分類、清除雜質(zhì)后，人工將黏渣層和過渡層鏟除，并進(jìn)行磁選和水化處理，用顎式破碎機(jī)將物料破碎至25mm以下，最后用錘式破碎機(jī)加工成所需要的粒度，以制備再生鋁鎂碳磚。

       濟(jì)鋼將鋁碳質(zhì)耐火材料（用后廢棄滑板磚、座磚、水口、塞棒）用于鐵溝搗打料，以替代其中部分高鋁料。以用后鎂鉻磚為原料，按一定比例加入到RH噴補(bǔ)料里，使用效果良好。同時，制備的再生鎂鉻磚性能較好，在水泥窯和RH的非關(guān)鍵部位有較好的應(yīng)用前景。

       目前，國內(nèi)科研工作者還提出：通過在用后耐火材料中加入適量有益氧化物，改善、優(yōu)化高溫性能，制備優(yōu)質(zhì)改性料；通過高溫還原反應(yīng)制備轉(zhuǎn)型料，如SiC、α-Sialon、Mgalon等；采用用后粘土磚、用后滑板磚合成莫來石；采用用后硅磚，以C為還原劑合成SiC；采用用后滑板磚合成β-Sialon；采用用后滑板磚、用后鎂碳磚合成Mgalon等氧化物與非氧化物復(fù)合材料，使制品具有高強(qiáng)度、抗熱沖擊和抗侵蝕等優(yōu)異性能，作為新型高效耐火材料用于高溫設(shè)備的關(guān)鍵部位，從而實現(xiàn)資源和能源的有效利用。

       處理工藝

       耐火材料品種繁多，使用的原材料復(fù)雜多樣，造成用后耐火材料種類繁雜。對用后耐火材料的處理應(yīng)從耐火材料的侵蝕程度、使用部位、耐火材料的種類等方面考慮，采用不同的處理工藝。目前國內(nèi)鋼廠往往把用后耐火材料進(jìn)行統(tǒng)一堆放處理，造成不同品種、不同等級的耐火材料混雜在一起，分揀困難，對耐火材料的再生利用不利。對用后耐火材料的處理應(yīng)考慮以下幾方面：

       1.鋼廠應(yīng)根據(jù)使用部位和品種的不同對用后耐火材料進(jìn)行分類堆放，便于揀選，防止混雜和有害物質(zhì)的進(jìn)入。

       2.對分類堆放的用后耐火材料，根據(jù)燒結(jié)程度及侵蝕情況進(jìn)行分類處理。首先進(jìn)行人工揀選，去掉耐火材料表面的鐵、鋼、渣等。
       
       3.結(jié)合不同耐火材料用后侵蝕情況及結(jié)合強(qiáng)度，采用不同的方法進(jìn)行分別處理。

       4.對于滑板等功能元件，由于少量損壞而廢棄的制品，可將其侵蝕部位去除，進(jìn)行修復(fù)，制備出新制品再行利用。

       不同侵蝕部位的具體描述如下：

       1)侵蝕嚴(yán)重的工作層和過渡層

       將工作層及過渡層按下圖所示工藝進(jìn)行處理，制備的再生料用于造渣劑或作為耐火原料降級使用。

       2)原磚層非工作面

       根據(jù)非工作面的燒結(jié)程度采用不同的處理工藝，以鎂碳磚和澆注料為例：

       ①鎂碳磚主要依靠樹脂固化形成碳的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使制品具有強(qiáng)度。但用后鎂碳磚非工作面基本不形成陶瓷結(jié)合，物料顆粒之間結(jié)合強(qiáng)度相對較弱。

       ②對于用后澆注料，首先進(jìn)行粗破，然后將破碎后的顆粒料置入含添加劑的水溶液中進(jìn)行浸泡，以降低顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度。浸泡后的顆粒料經(jīng)細(xì)破、除鐵、篩分、浮選提純、均化處理后制得合格的再生料，用于耐火材料的生產(chǎn)。

       ③對于己形成陶瓷相結(jié)合的非工作層，由于材料內(nèi)部形成陶瓷結(jié)合相，物料顆粒間結(jié)合強(qiáng)度高。經(jīng)過簡單的破粉碎處理后，再生料中假顆粒含量高，物料體積密度低、內(nèi)部氣孔率高，影響再生料的利用。對于這類耐火材料的再利用需在細(xì)碎過程中延長粉碎時間，通過反復(fù)研磨，降低假顆粒含量。該處理工藝生產(chǎn)的細(xì)粉量較大，細(xì)粉中雜質(zhì)含量較高。

       綜上所述，為提高用后耐火材料的再利用率，耐火材料科研人員應(yīng)重點(diǎn)研究耐火材料再生處理工藝，以及再生處理所需的特制生產(chǎn)設(shè)備。通過對不同品種用后耐材采用不同的處理工藝，對用后耐火材料的非工作層進(jìn)行加工處理，以制備出高檔再生耐火原料。

       用后耐材再生利用的方法和技術(shù)

       1.精料精用

       經(jīng)處理后的用后耐火材料顆粒，優(yōu)先考慮再生耐火材料制品，細(xì)粉考慮其它用途，如冶金輔料或降級使用。

       2.再生原來產(chǎn)品。如：用后鎂鋁磚再生鎂鋁磚，用后鎂鉻磚再生鎂鉻磚。

       3.再生其他產(chǎn)品。如：用后滑板再生用于高爐主溝料，用后鎂鉻磚再生用于引流砂。

       4.降級使用。如：鋼包工作襯用后鋁鎂澆注料再生用于鋼包永久襯澆注料，用后主溝料再生用于渣鐵溝渣料。

       5.消除假顆粒技術(shù)

       ①采用特殊處理設(shè)備，如：處理用后鎂碳磚特制碾壓設(shè)備，消除假顆粒95%以上。

       ②采用特殊工藝，如：水浸+攪拌+溫度。

       6.分離、提純技術(shù)

       采用風(fēng)選分離細(xì)粉，如：通過風(fēng)選將用后鎂碳磚石墨收集。采用選礦技術(shù)，對用后耐火材料進(jìn)行提純。

       7.再生工藝技術(shù)

       根據(jù)用后耐火材料再生原料特點(diǎn)，采取相應(yīng)工藝生產(chǎn)再生制品。如：顆粒級配、混練時間、結(jié)合劑種類、用量、成型壓力等都要相應(yīng)加以改變。

       應(yīng)注意的問題

       1.要清楚耐火材料曾經(jīng)用于什么高溫窯爐，用在什么部位，材質(zhì)是什么，什么化學(xué)成分和相組成。

       2.耐火制品等級較多，使用的原料等級也各不相同，造成用相同的用后耐火材料制備的再生料化學(xué)成分具有一定差異。因此應(yīng)對再生料進(jìn)行均化處理，降低再生料由于化學(xué)成分的不同對再生制品性能的影響。

       3.假顆粒的密度較小，氣孔率大，物料的結(jié)合程度相對于新料較松散，用于制備再生制品會嚴(yán)重影響制品性能。生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制工藝，降低假顆粒含量。

       4.由于再生料表面性狀發(fā)生變化，制備再生磚時應(yīng)根據(jù)再生料的情況選擇合適的結(jié)合劑和加入量。

       5.用后耐火材料中存在的有害物質(zhì)必須無害化處理后再行利用，如：含有Cr6+的用后鎂鉻磚，只有將Cr6+變成Cr3+才能應(yīng)用。

       6.形成陶瓷相結(jié)合的用后耐火材料的處理比較難，要采取相應(yīng)特殊工藝進(jìn)行處理。

       7.有些鋼廠用后耐火材料混級堆放，由于成分復(fù)雜，只能降級使用。

       8.用后耐火材料組成、礦相、結(jié)構(gòu)肯定發(fā)生變化，對再生耐火材料質(zhì)量有較大影響，必須給予充分重視，要采取相應(yīng)措施，保證再生產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。

       9.要考慮用后耐火材料處理的成本問題，采用的方法、工藝要有實際應(yīng)用價值。

       10.要考慮再生耐火材料對鋼水質(zhì)量的影響，加強(qiáng)對有害成分的控制。

       發(fā)展趨勢

       1．采用各種技術(shù)對用后耐火材料進(jìn)行科學(xué)處理，有效分離出各級顆粒及細(xì)粉，作為再生制品原料使用。

       2．根據(jù)用后耐火材料種類不同，采取相應(yīng)技術(shù)和設(shè)備，最大限度消除假顆粒，提高再生耐火材料質(zhì)量。

       3．為保證再生產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)再生原料特點(diǎn)，采用階梯模式，按級使用。

       4．對用后耐火材料要進(jìn)行有效利用、綜合利用、全部利用。既要再生各種耐火材料，也要考慮其它應(yīng)用領(lǐng)域。